(57)【要約】【課題】接着剤の劣化のために偏光変換素子の寿命が短くなることを抑制することができる偏光変換素子を提供する。【解決手段】偏光変換素子は、一方向に並べて配置された複数の光学ブロック２１を有する。各光学ブロック２１は、第１の射出面を備える第１のプリズム２２ａと、入射面、第２の射出面、及び、全反射膜が形成された反射膜形成面２４を備える、第１のプリズム２２ａと接合された第２のプリズム２２ｂと、これらプリズムの接合面に形成された、第１の直線偏光を透過し、第２の直線偏光を反射する偏光分離膜２３と、第１の射出面上に設けられた位相差板２５と、を有する。隣接する２つの光学ブロックのうち、一方の光学ブロックの反射膜形成面２４の、少なくとも偏光分離膜２３の反射光が入射する領域と、他方の光学ブロックの側面とが、空隙を介して互いに対向する、または、直接に接する。【選択図】図１
2019204016.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向に並べて配置された複数の光学ブロックを有し、
前記複数の光学ブロックのそれぞれは、
第１の射出面を備える第１のプリズムと、
入射面と、第２の射出面と、全反射膜が形成された反射膜形成面とを備える、前記第１のプリズムと接合された第２のプリズムと、
前記第１のプリズムと前記第２のプリズムとの接合面に形成された、第１の直線偏光を透過し、該第１の直線偏光とは偏光方向が異なる第２の直線偏光を反射する偏光分離膜と、
前記第１の射出面上に設けられた位相差板と、を有し、
各光学ブロックは、前記入射面から入射した光が前記偏光分離膜に入射し、前記偏光分離膜の反射光が前記反射膜形成面で反射されて前記第２の射出面から射出され、前記偏光分離膜の透過光が前記第１の射出面から前記位相差板を介して射出されるように構成されており、
隣接する２つの光学ブロックのうち、一方の光学ブロックの前記反射膜形成面の、少なくとも前記偏光分離膜の反射光が入射する領域と、他方の光学ブロックの側面とが、空隙を介して互いに対向する、または、直接に接する、偏光変換素子。
【請求項２】
請求項１に記載の偏光変換素子において、
前記一方の光学ブロックの前記反射膜形成面と前記他方の光学ブロックの前記側面との間に空隙が形成されるように、前記複数の光学ブロックを保持する保持部材を有する、偏光変換素子。
【請求項３】
請求項２に記載の偏光変換素子において、
前記保持部材は、前記複数の光学ブロックが固定される板部材を有し、該板部材は、各光学ブロックを固定するための突起を備え、該突起は前記空隙に配置されている、偏光変換素子。
【請求項４】
請求項３に記載の偏光変換素子において、
前記保持部材は、各光学ブロックの両端部を固定するための押さえ部材を、さらに有する、偏光変換素子。
【請求項５】
請求項４に記載の偏光変換素子において、
前記光学ブロックと前記押さえ部材との間に弾性部材を有する、偏光変換素子。
【請求項６】
請求項１に記載の偏光変換素子において、
前記一方の光学ブロックの前記反射膜形成面の、前記偏光分離膜の反射光が入射する領域以外の領域が、前記他方の光学ブロックの前記側面に接着されている、偏光変換素子。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の偏光変換素子において、
前記第２の直線偏光がＳ偏光である、偏光変換素子。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の偏光変換素子と、
少なくとも青色レーザー光を含む混色光を射出する光源と、を有し、
前記青色レーザー光が前記第１の直線偏光として前記偏光変換素子に入射する、照明装置。
【請求項９】
請求項８に記載の照明装置において、
前記混色光は、黄色蛍光をさらに含む、照明装置。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の照明装置と、
前記照明装置の射出光を変調して画像を形成する画像形成部と、
前記画像形成部で形成して画像を投写する投写部と、を有する、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、照明装置およびプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイやＤＭＤ（Digital Micromirror Device）などの表示素子を用いて形成した画像をスクリーン上に投写するプロジェクターの光源として、ＬＤ（Laser Diode）等のレーザー光源や蛍光体などを使用する技術が注目されている。最近の液晶プロジェクターの中には、レーザー光（例えば、青色ＬＤ光）と蛍光（例えば、黄色蛍光）とを含む混色光を射出する光源を備えたものがある。
一般に、液晶プロジェクターにおいては、Ｓ偏光又はＰ偏光の光を液晶ディスプレイに照射する必要があるため、光源の射出光の偏光方向をＳ偏光又はＰ偏光に揃える偏光変換素子が用いられる。偏光の特性上、反射ミラー等の光学部材の反射特性や角度依存性に関しては、Ｐ偏光よりもＳ偏光の方が有利である。このため、レーザー光を含む混色光を射出する光源を用いる場合は、通常、レーザー光源は、偏光変換素子に対して、レーザー光がＳ偏光で入射するように配置される。
【０００３】
図１２に、一般的な偏光変換素子の構成を示す。図１２において、実線で示す矢印は無偏光（ランダム偏光）を示し、破線で示す矢印はＳ偏光を示し、点線で示す矢印はＰ偏光を示す。
図１２を参照すると、偏光変換素子は、一方向に並べて配置された複数の光学ブロック１１を有する。各光学ブロック１１は、プリズム１２ａ、１２ｂ、偏光分離膜１３、全反射膜１４及び位相差板１５を有する。プリズム１２ａ、１２ｂはいずれも、斜角柱である。プリズム１２ａの一方の底面が第１の射出面である。プリズム１２ｂの一方の底面が入射面であり、他方の底面が第２の射出面である。
【０００４】
位相差板１５は、入射光の偏光方向に位相差を与えるものであって、例えば、１／２波長板である。位相差板１５は、プリズム１２ａの第１の射出面上に設けられている。偏光分離膜１３は、Ｓ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過する。プリズム１２ａの側面がプリズム１２ｂの側面と接合されており、この接合面に、偏光分離膜１３が設けられている。偏光分離膜１３及び位相差板１５は、例えば、透光性を有する有機系の接着剤からなる接着層を介してプリズムに固定されている。
全反射膜１４は、プリズム１２ｂの偏光分離膜１３が設けられた側面とは反対側の側面に形成されている。プリズム１２ｂの全反射膜１４が形成された側面は、有機系の接着剤からなる接着層を介して、隣接の光学ブロック１１のプリズム１２ａの側面に接合されている。
【０００５】
各光学ブロック１１において、無偏光（ランダム偏光）をプリズム１２ｂの入射面に照射する。プリズム１２ｂの入射面から入射した光は偏光分離膜１３に入射する。偏光分離膜１３の反射光（Ｓ偏光）は、全反射膜１４で反射されて、プリズム１２ｂの第２の射出面から射出される。偏光分離膜１３の透過光（Ｐ偏光）は、プリズム１２ａの第２の射出面から位相差板１５を介して射出される。位相差板１５は、入射したＰ偏光に位相差を与え、Ｓ偏光を射出する。これにより、各光学ブロック１１は、Ｓ偏光の光を射出する。
特許文献１及び特許文献２には、図１２に示した偏光変換素子と類似の構成が記載されている。
特許文献３には、光学ブロックの全反射膜が形成された側面に、接着層を介して熱伝導部材を設けた偏光変換素子が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１７−８３９００号公報
【特許文献２】特開２０１５−１２１７１２号公報
【特許文献３】特開２００４−２１１３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図１２に記載した偏光変換素子では、全反射膜１４が形成された側面が、有機系の接着層を介して、隣接する光学ブロック１１の側面に接合されているため、以下のような問題を生じる。
Ｓ偏光の光が全反射膜１４に入射した際に、エバネッセント光等、一部の光が接着層の表面に染み出す。この染み出た光を吸収することで、接着剤が劣化する場合がある。このような接着剤の劣化は、偏光変換素子の寿命を短くする。
特許文献１、２に記載した偏光変換素子においても、上記と同様の問題が生じる。
特許文献３に記載の偏光変換素子においては、光学ブロックの全反射膜が形成された側面と熱伝導部材との間に設けられた接着剤が、全反射膜が形成された側面から染み出た光を吸収することで劣化する。この接着剤の劣化は、偏光変換素子の寿命を短くするだけでなく、冷却効率を低下させる。
【０００８】
本発明の目的は、上記問題を解決し、接着剤の劣化のために偏光変換素子の寿命が短くなることを抑制することができる、偏光変換素子、照明装置及びプロジェクターを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の偏光変換素子は、
一方向に並べて配置された複数の光学ブロックを有し、
前記複数の光学ブロックのそれぞれは、
第１の射出面を備える第１のプリズムと、
入射面と、第２の射出面と、全反射膜が形成された反射膜形成面とを備える、前記第１のプリズムと接合された第２のプリズムと、
前記第１のプリズムと前記第２のプリズムとの接合面に形成された、第１の直線偏光を透過し、該第１の直線偏光とは偏光方向が異なる第２の直線偏光を反射する偏光分離膜と、
前記第１の射出面上に設けられた位相差板と、を有し、
各光学ブロックは、前記入射面から入射した光が前記偏光分離膜に入射し、前記偏光分離膜の反射光が前記反射膜形成面で反射されて前記第２の射出面から射出され、前記偏光分離膜の透過光が前記第１の射出面から前記位相差板を介して射出されるように構成されており、
隣接する２つの光学ブロックのうち、一方の光学ブロックの前記反射膜形成面の、少なくとも前記偏光分離膜の反射光が入射する領域と、他方の光学ブロックの側面とが、空隙を介して互いに対向する、または、直接に接する。
【００１０】
また、本発明の照明装置は、
上記偏光変換素子と、
少なくとも青色レーザー光を含む混色光を射出する光源と、を有し、
前記青色レーザー光が前記第１の直線偏光として前記偏光変換素子に入射する。
【００１１】
また、本発明のプロジェクターは、
上記照明装置と、
前記照明装置の射出光を変調して画像を形成する画像形成部と、
前記画像形成部で形成して画像を投写する投写部と、を有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、接着剤の劣化のために偏光変換素子の寿命が短くなることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態による偏光変換素子の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第２の実施形態による偏光変換素子の構成を示す模式図である。
【図３】光学ブロックを保持する保持部材の構成を模式的に示す斜視図である。
【図４Ａ】図３に示す保持部材の破線Ａ−Ａ”での断面を示す模式図である。
【図４Ｂ】図３に示す保持部材の破線Ｂ−Ｂ”での断面を示す模式図である。
【図４Ｃ】図３に示す保持部材の破線Ｃ−Ｃ”での断面を示す模式図である。
【図５】接着層を偏光分離膜の射出面側に設けた場合の偏光変換素子の構成を示す模式図である。
【図６】本発明の第３の実施形態による偏光変換素子の構成を示す模式図である。
【図７】本発明の第４の実施形態による偏光変換素子を説明するための図であって、分図（ａ）は、偏光変換素子の各光学ブロックの構成を示す模式図、分図（ｂ）は各光学ブロックの反射膜形成面の接着構造を示す模式図である。
【図８】偏光変換素子上に形成される光源像の一例を示す模式図である。
【図９】本発明の第４の実施形態による偏光変換素子の別の例を説明するための図であって、分図（ａ）は、偏光変換素子の各光学ブロックの構成を示す模式図、分図（ｂ）は各光学ブロックの反射膜形成面の接着構造を示す模式図である。
【図１０】偏光変換素子上に形成される光源像の別の例を示す模式図である。
【図１１】本発明の偏光変換素子を備えたプロジェクターの構成を示す模式図である。
【図１２】一般的な偏光変換素子の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態による偏光変換素子の構成を示す模式図である。図１において、実線で示す矢印は無偏光（ランダム偏光）を示し、破線で示す矢印はＳ偏光を示し、点線で示す矢印はＰ偏光を示す。
【００１５】
図１を参照すると、偏光変換素子は、一方向に並べて配置された複数の光学ブロック２１を有する。各光学ブロック２１は、第１の射出面を備える第１のプリズム２２ａと、入射面と第２の射出面と全反射膜が形成された反射膜形成面２４とを備える第２のプリズム２２ｂを有する。
第１のプリズム２２ａは、第２のプリズム２２ｂと接合されており、この接合面に、偏光分離膜２３が形成されている。偏光分離膜２３は、第１の直線偏光を透過し、該第１の直線偏光とは偏光方向が異なる第２の直線偏光を反射する。
【００１６】
位相差板２５は、入射光の偏光方向に位相差を与えるものであって、例えば、１／２波長板である。位相差板２５は、第１のプリズム２２ａの第１の射出面上に設けられている。
各光学ブロック２１は、入射面から入射した光が偏光分離膜２３に入射し、偏光分離膜２３の反射光が、反射膜形成面２４で反射されて第２の射出面から射出され、偏光分離膜２３の透過光が、第１の射出面から位相差板２５を介して射出されるように構成されている。
隣接する２つの光学ブロック２１のうち、一方の光学ブロック２１の反射膜形成面２４の、少なくとも偏光分離膜２３の反射光が入射する領域と、他方の光学ブロック２１の側面とが、空隙２６を介して互いに対向する、または、直接に接する。図１においては、便宜上、反射膜形成面２４が、隣接の光学ブロック２１の側面と空隙２６を介して互いに対向する状態が示されている。
【００１７】
本実施形態の偏光変換素子によれば、反射膜形成面２４の少なくとも光が入射する領域と隣接の光学ブロック２１の側面との間に、接着層は存在しない。このため、光が反射膜形成面２４に入射した際に、エバネッセント光等、一部の光が隣接の光学ブロック２１側に染み出すが、この染み出た光のために接着剤が劣化することは無い。よって、接着剤の劣化のために偏光変換素子の寿命が短くなることを抑制することができる。
本実施形態の偏光変換素子において、一方の光学ブロック２１の反射膜形成面２４と他方の光学ブロック２１の側面との間に空隙が形成されるように、複数の光学ブロック２１を保持する保持部材を有していても良い。この場合、反射膜形成面２４と隣接の光学ブロック２１の側面の間において、接着層を設ける必要がなくなるため、偏光変換素子の寿命の観点でさらに有利となる。加えて、反射膜形成面２４と隣接の光学ブロック２１の側面の間に形成した空隙に冷却風を流すことで、偏光変換素子の冷却効果を高めることが可能になる。
【００１８】
上記偏光変換素子において、保持部材は、複数の光学ブロック２１が固定される板部材を有し、該板部材は、各光学ブロック２１を固定するための突起を備え、該突起は上記空隙に配置されても良い。この場合、保持部材は、各光学ブロック２１の両端部を固定するための押さえ部材を、さらに有していても良い。押さえ部材と光学ブロック２１との間に弾性部材（例えば、ゴム等のクッション材）を有していても良い。
また、本実施形態の偏光変換素子において、一方の光学ブロック２１の反射膜形成面２４の、偏光分離膜２３の反射光が入射する領域以外の領域が、他方の光学ブロック２１の側面に接着されても良い。この場合は、偏光分離膜２３の光が入射する領域と隣接の光学ブロック２１の側面との間には、接着層の厚さに相当する分の空隙が形成される。
【００１９】
さらに、本実施形態の偏光変換素子において、第１のプリズム２２ａ及び第２のプリズム２２ｂは、底面が直角三角形である三角柱、又は、底面が長方形であり、側面が前記底面と斜交する平行四辺形からなる斜角柱から構成されても良い。例えば、第１のプリズム２２ａを三角柱で構成し、第２のプリズム２２ｂを斜角柱で構成しても良い。この場合、三角柱の第１のプリズム２２ａにおいて、直角三角形の直角をなす２つの辺の一方を形成する面を第１の射出面とし、他方を形成する面を、隣接の光学ブロック２１の反射膜形成面２４と対向する面としても良い。また、直角三角形の斜辺を形成する面が第２のプリズム２２ｂの側面と接合され、この接合面に、反射膜形成面２４が形成されても良い。
さらに、本実施形態の偏光変換素子において、第２の直線偏光がＳ偏光であっても良い。
【００２０】
また、本実施形態の偏光変換素子と、少なくとも青色レーザー光を含む混色光を射出する光源と、を有し、青色レーザー光が第１の直線偏光として偏光変換素子に入射するように構成された照明装置が提供されても良い。この場合、混色光は、黄色蛍光をさらに含んでも良い。
また、上記照明装置と、該照明装置の射出光を変調して画像を形成する画像形成部と、該画像形成部で形成して画像を投写する投写部と、を有する、プロジェクターが提供されても良い。
【００２１】
（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態による偏光変換素子の構成を示す模式図である。図２において、実線で示す矢印は無偏光（ランダム偏光）を示し、破線で示す矢印はＳ偏光を示し、点線で示す矢印はＰ偏光を示す。
【００２２】
図２を参照すると、偏光変換素子は、一方向に並べて配置された複数の光学ブロック３１と、これら光学ブロック３１を保持する保持部材（不図示）と、を有する。各光学ブロック３１は、第１の射出面を備える第１のプリズム３２ａと、入射面と第２の射出面と全反射膜が形成された反射膜形成面３４とを備える第２のプリズム３２ｂを有する。
第１のプリズム３２ａは、第２のプリズム３２ｂと接合されており、この接合面に、偏光分離膜３３が形成されている。偏光分離膜３３は、第１の直線偏光であるＰ偏光を透過し、第２の直線偏光であるＳ偏光を反射する反射特性を有する。
【００２３】
位相差板３５は、入射光の偏光方向に位相差を与えるものであって、例えば、１／２波長板である。位相差板３５は、第１のプリズム３２ａの第１の射出面上に設けられている。
各光学ブロック３１は、入射面から入射した光が偏光分離膜３３に入射し、偏光分離膜３３の反射光が、反射膜形成面３４で反射されて第２の射出面から射出され、偏光分離膜３３の透過光が、第１の射出面から位相差板３５を介して射出されるように構成されている。
【００２４】
偏光変換素子の中央部に配置された２つの光学ブロック３１はいずれも、第１のプリズム３２ａが、底面が直角三角形である三角柱からなり、第２のプリズム３２ｂが、底面が長方形であり、側面が前記底面と斜交する平行四辺形からなる斜角柱からなる。第１のプリズム３２ａにおいて、直角三角形の直角をなす２つの辺の一方を形成する面が第１の射出面であり、直角三角形の斜辺を形成する面が、第２のプリズム３２ｂの側面と接合されている。この接合面に、偏光分離膜３３が形成されている。第２のプリズム３２ｂにおいて、斜角柱の一方の底面が入射面であり、他方の底面が第２の射出面である。斜角柱の側面のうちの、第１のプリズム３２ａと接合された側面とは反対側の側面が、反射膜形成面３４である。
【００２５】
上記２つの光学ブロック３１は、互いの第１のプリズム３２ａの、直角三角形の直角をなす２つの辺の他方を形成する面が接合されるように、保持部材を用いて保持されている。
偏光変換素子の中央部以外の部分では、光学ブロック３１は所定の間隔で並べて配置されている。中央部以外の部分に配置された光学ブロック３１では、第１のプリズム３２ａ及び第２のプリズム３２ｂはともに斜角柱からなり、形状及び大きさも、略等しい。第１のプリズム３２ａにおいて、斜角柱の一方の底面が第１の射出面であり、この第１の射出面に位相差板３５が設けられている。第２のプリズム３２ｂにおいて、斜角柱の一方の底面が入射面であり、他方の底面が第２の射出面である。第１のプリズム３２ａの側面と第２のプリズム３２ｂの側面とが接合され、この接合面に、偏光分離膜３３が形成されている。第２のプリズム３２ｂの側面のうちの、第１のプリズム３２ａと接合された側面とは反対側の側面が、反射膜形成面３４である。
【００２６】
隣接する２つの光学ブロック３１は、一方の光学ブロック３１の反射膜形成面３４と他方の光学ブロック３１の側面との間に空隙が形成されるように保持部材を用いて保持されている。
以下に、保持部材の構成を詳細に説明する。
図３は、光学ブロック３１を保持する保持部材の構成を模式的に示す斜視図である。図４Ａは、図３に示す保持部材の破線Ａ−Ａ”での断面を示す模式図である。図４Ｂは、図３に示す保持部材の破線Ｂ−Ｂ”での断面を示す模式図である。図４Ｃは、図３に示す保持部材の破線Ｃ−Ｃ”での断面を示す模式図である。
【００２７】
以下、図３、図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃを参照して、保持部材の構成を詳細に説明する。
図３に示すように、保持部材は、板状部材４０と押さえ部材４１ａ、４１ｂを有する。板状部材４０及び押さえ部材４１ａ、４１ｂは、板金等を用いて形成することができる。
図３、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、板状部材４０は、複数の光学ブロック３１を一定方向に並べた状態で固定するための複数の突起４２を有する。光学ブロック３１を突起４２の間に嵌め込むことで、板状部材４０の面内方向における位置決め及び固定を行う。図４Ａ及び図４Ｂにおいて、破線で示す丸枠は突起の部分を示す。
【００２８】
また、板状部材４０は、各光学ブロック３１が配置される部分に、光を光学ブロック３１に入射させるための開口４３を有する。この開口４３を介して、例えば、不図示の光源からの光を各光学ブロック３１に入射させることができる。開口４３の大きさ及び形状は、例えば、偏光変換素子上に形成される光源像に応じて決定することができる。
板状部材４０の一部（例えば、開口４３の一辺に相当する部分）を折り曲げることで、突起４２を形成しても良く、また、板状部材４０とは別部材で突起４２を形成しても良い。前者の場合は、板状部材４０と突起４２を一つの部材で一体的に形成することができるため、部品数の削減や製造工数の削減などを図ることができる。後者の場合は、光学ブロック３１を固定するのに適した突起４２の材料の選定が可能となり、光学ブロック３１の破損等を抑制することができる。
【００２９】
図３及び図４Ｃに示すように、押さえ部材４１ａ、４１ｂは、各光学ブロック３１の両端を板状部材４０の方向に押さえるように固定する。押さえ部材４１ａ、４１ｂで押さえる光学ブロック３１の端部は、光が入射する有効領域以外の領域である。各光学ブロック３１を突起４２で固定し、さらに、光学ブロック３１の両端を押さえ部材４１ａ、４１ｂと板状部材４０とで上下方向から押さえることで、光学ブロック３１を確実に固定することができる。図４Ｃにおいて、破線で示す丸枠は、押さえ部材４１ａ、４１ｂの固定部を示す。
なお、各光学ブロック３１の間隔（光学ブロック３１の反射膜形成面３４と隣接の光学ブロック３１の側面との間の空隙）の大きさは、突起４２の大きさで決まる。突起４２の大きさは、偏光変換素子に光を照射する、光源及び光学系の構成に応じて、又は、偏光変換素子上に形成される光源像に応じて、適切に設定することが望ましい。
【００３０】
また、光学ブロック３１を突起４２間に嵌め込む際に、突起４２が曲がったり、第１のプリズム３２ａの鋭角な先端が欠けたりすると、光学ブロック３１を所定の位置に正確に固定することができなくなる。強度の観点から、突起４２は、プリズムに部分的に接する形状よりも、プリズムの長辺全体に接触するように構成することが望ましい。よって、突起４２は、光学ブロック３１の長手方向に延伸した形状とし、突起４２と第１のプリズム３２ａとが互いに接する面積を増大させることが望ましい。突起４２を延伸形状とすることで、突起４２の強度も増大する。突起４２と第１のプリズム３２ａの先端との接触面積が大きいほど、第１のプリズム３２ａの先端に加わる力が分散する。その結果、突起４２が曲がったり、第１のプリズム３２ａの鋭角な先端が欠けたりすることを抑制することができる。
【００３１】
さらに、突起４２の先端の形状は、丸型や三角型でなく、正四角形が望ましく、プリズムの鋭角な端部も、押し当てる突起４２の形状に合わせて、接触面積が大きくなるような形状にすることが望ましい。
さらに、偏光変換素子を冷却するという観点から、突起４２の素材として、強度および熱伝導性に優れた材料、例えば、金属類を用いても良い。さらに、各光学ブロック３１の間の空隙を形成するための部材として、突起４２に代えて、別の部材を用いても良い。
【００３２】
また、押さえ部材４１ａ、４１ｂと光学ブロック３１の端部との間に、弾性部材（例えば、ゴム等のクッション材）を有していても良い。これにより、各光学ブロック３１をより確実に固定することができる。その結果、各光学ブロック３１の入射面に対して、光が垂直に入射するように、確実に光学ブロック３１を固定することが可能となる。
なお、光学ブロック３１において、偏光分離膜３３は、第１のプリズム３２ａ及び第２のプリズム３２ｂの一方のプリズムの側面に成膜され、この偏光分離膜３３が形成された側面が、有機系の接着剤を用いて他方のプリズムの側面に接着される。この場合、接着層は、偏光分離膜３３の入射面側及び射出面側のどちらに配置されても良い。ただし、接着層を偏光分離膜３３の入射面側に設けた場合は、Ｓ偏光の光は、偏光分離膜３３に入射する際に接着層を通過し、さらに、偏光分離膜３３で反射された後に、再び接着層を通過する。これに対して、接着層を偏光分離膜３３の射出面側に設けた場合は、偏光分離膜３３を通過したＰ偏光の光が、一度、接着層を通過するだけである。よって、光吸収による接着剤の劣化を考慮すると、接着層を偏光分離膜３３の射出面側に設けた方が、光の通過回数が少ないため有利である。
【００３３】
図５に、接着層を偏光分離膜３３の射出面側に設けた場合の偏光変換素子の構成を模式的に示す。図５において、破線で示す部分が接着層である。
図５に示すように、偏光分離膜３３は第２のプリズム３２ｂの側面に成膜され、この偏光分離膜３３が形成された側面が、接着層３６を介して第１のプリズム３２ａの側面に接着されている。接着層３６は、有機系の接着剤からなる。この構成によれば、上記のように、光の通過回数が少ないため、接着剤の劣化を抑制することができる。
【００３４】
以上説明した本実施形態の偏光変換素子によれば、複数の光学ブロック３１は、一方向に並べて配置され、保持部材が、各光学ブロック３１を保持する。隣接する２つの光学ブロック３１において、一方の光学ブロック３１の反射膜形成面３４と他方の光学ブロックの側面との間には空隙が形成されている。光学ブロック３１において、光が反射膜形成面３４に入射した際に、エバネッセント光等の光が隣接の光学ブロック３１側に染み出すが、空隙の部分には接着層は存在しないため、この染み出た光のために接着剤が劣化することは無い。よって、接着剤の劣化のために偏光変換素子の寿命が短くなることを抑制することができる。
加えて、冷却風を空隙に流すことで、偏光変換素子の冷却効果を高めることが可能になる。
【００３５】
（第３の実施形態）
図６は、本発明の第３の実施形態による偏光変換素子の構成を示す模式図である。
図６を参照すると、偏光変換素子は、一方向に並べて配置された複数の光学ブロック５１と、これら光学ブロック５１を保持する保持部材（不図示）と、を有する。各光学ブロック５１は、第１の射出面を備える第１のプリズム５２ａと、入射面と第２の射出面と全反射膜が形成された反射膜形成面５４とを備える第２のプリズム５２ｂを有する。
【００３６】
第１のプリズム５２ａは、第２のプリズム５２ｂと接合されており、この接合面に、偏光分離膜５３が形成されている。偏光分離膜５３は、第２の実施形態のものと同じである。位相差板５５は、第２の実施形態と同様のものであって、第１のプリズム５２ａの第１の射出面上に設けられている。
本実施形態の偏光変換素子において、各光学ブロック５１は、第２の実施形態で説明した、偏光変換素子の中央部に配置された２つの光学ブロック３１のいずれかの構成と同じである。
【００３７】
すなわち、各光学ブロック５１において、第１のプリズム５２ａが、底面が直角三角形である三角柱からなり、第２のプリズム５２ｂが、斜角柱からなる。第１のプリズム５２ａにおいて、直角三角形の直角をなす２つの辺の一方を形成する面が第１の射出面であり、直角三角形の斜辺を形成する面が、第２のプリズム５２ｂの側面と接合されている。この接合面に、偏光分離膜５３が形成されている。第２のプリズム５２ｂにおいて、斜角柱の一方の底面が入射面であり、他方の底面が第２の射出面である。斜角柱の側面のうちの、第１のプリズム５２ａと接合された側面とは反対側の側面が、反射膜形成面５４である。
【００３８】
反射膜形成面５４は、隣接する光学ブロック５１の側面（第１のプリズム５２ａの直角三角形の直角をなす２つの辺の他方を形成する面）と対向し、これらの面の間に空隙５６が形成されている。
本実施形態の偏光変換素子においても、第２の実施形態と同様の作用効果を奏する。
加えて、本実施形態の偏光変換素子によれば、第２の実施形態と比較して、第１のプリズム５２ａを小さくすることができるので、コスト削減を図ることができる。
【００３９】
また、第２の実施形態では、空隙を設けるために、各光学ブロック３１の間隔（具体的には、偏光分離膜３３の間隔、位相差板３５の間隔、及び、全反射膜の間隔）を広げていた。本実施形態の偏光変換素子によれば、各光学ブロック３１の間隔（偏光分離膜３３の間隔、位相差板３５の間隔、及び、全反射膜の間隔）を広げることなく、空隙を形成することができる。よって、本実施形態の偏光変換素子を既存の照明装置に用いられている偏光変換素子と容易に置き換えることができる。
【００４０】
（第４の実施形態）
図７は、本発明の第４の実施形態による偏光変換素子を説明するための図であって、分図（ａ）は、偏光変換素子の各光学ブロックの構成を示す模式図、分図（ｂ）は各光学ブロックの反射膜形成面の接着構造を示す模式図である。
本実施形態の偏光変換素子は、保持部材に代えて、接着剤を用いて、各光学ブロックを接合する点が異なる以外は、第２の実施形態と同様のものである。
【００４１】
図７の分図（ａ）に示すように、偏光変換素子は、一方向に並べて配置された複数の光学ブロック３１を有する。光学ブロック３１の構成は、第２の実施形態で説明した通りであるので、ここでは、光学ブロック３１の構成についての説明は省略する。
本実施形態では、光学ブロック３１の反射膜形成面３４の、偏光分離膜３３の反射光が入射する領域（以下、有効領域と称す）以外の領域が、有機系の接着剤を用いて、隣接の光学ブロック３１の側面に接着されている。ここで、有効領域は、偏光変換素子上に形成される光源像に応じて決まる。
【００４２】
図８は、偏光変換素子上に形成される光源像の一例を示す模式図である。図８の例では、三角形状の光源像６１が偏光変換素子６０上に形成されている。この場合は、図７の分図（ｂ）に示すように、各光学ブロック３１の反射膜形成面３４の有効領域３４ａは、図８に示した三角形状の光学像６１に応じて決定される。反射膜形成面３４の有効領域３４ａ以外の領域に、接着層３４ｂが形成される。反射膜形成面３４は、接着層３４ｂを介して隣接の光学ブロック３１の側面に接合される。
【００４３】
図９は、本発明の第４の実施形態による偏光変換素子の別の例を説明するための図であって、分図（ａ）は、偏光変換素子の各光学ブロックの構成を示す模式図、分図（ｂ）は各光学ブロックの反射膜形成面の接着構造を示す模式図である。図１０は、偏光変換素子上に形成される光源像の別の例を示す模式図である。
図９の分図（ａ）に示すように、偏光変換素子は、図７の分図（ａ）に示したものと同様、一方向に並べて配置された複数の光学ブロック３１を有する。図１０の例では、３列の帯状の光源像６２が偏光変換素子６０上に形成されている。このため、偏光変換素子６０では、図９の分図（ｂ）に示すように、各光学ブロック３１の反射膜形成面３４の有効領域３４ａは、図１０に示した３列の帯状の光学像６２に応じて決定される。反射膜形成面３４の有効領域３４ａ以外の領域に、接着層３４ｂが形成される。反射膜形成面３４は、接着層３４ｂを介して隣接の光学ブロック３１の側面に接合される。
【００４４】
上述した本実施形態の偏光変換素子によれば、反射膜形成面３４の有効領域３４ａと隣接の光学ブロック３１の側面との間に、接着層３４ｂの厚さに相当する空隙を有する。光が反射膜形成面３４に入射した際に、エバネッセント光等、一部の光が隣接の光学ブロック３１側に染み出すが、空隙の部分には接着層は存在しないため、この染み出た光のために接着剤が劣化することは無い。よって、接着剤の劣化のために偏光変換素子の寿命が短くなることを抑制することができる。
【００４５】
（照明装置）
次に、本発明の偏光変換素子を適用した照明装置について説明する。
本発明の一実施形態である照明装置は、上述した第１乃至第４の実施形態のいずれかに記載した偏光変換素子と、少なくとも青色レーザー光を含む混色光を射出する光源と、を有する。青色レーザー光が第１の直線偏光（例えば、Ｓ偏光）として偏光変換素子に入射する。
上記の照明装置において、混色光は、黄色蛍光をさらに含んでも良い。なお、偏光の特性上、反射ミラー等の光学部材の反射特性や角度依存性に関しては、Ｐ偏光よりもＳ偏光の方が有利である。このため、レーザー光を含む混色光を射出する光源を用いる場合は、通常、レーザー光源は、偏光変換素子に対して、レーザー光がＳ偏光で入射するように配置することが望ましい。
【００４６】
（プロジェクター）
次に、本発明の偏光変換素子を適用したプロジェクターについて説明する。
本発明の一実施形態であるプロジェクターは、上述の照明装置と、この照明装置の射出光を変調して画像を形成する画像形成部と、画像形成部で形成して画像を投写する投写部と、を有する。
【００４７】
以下、プロジェクターの具体的な構成を説明する。
図１１は、プロジェクターの構成を示す模式図である。
図１１を参照すると、プロジェクターは、光源装置と、照明光学系と、画像形成部と、投写光学系とを有する。光源装置と照明光学系とからなる部分を、照明装置と呼ぶことができる。
光源装置は、青色レーザー光と黄色蛍光とを含む混色光を射出する光源１を有する。光源１は、例えば、複数の青色ＬＤと、青色ＬＤ光を黄色蛍光に変換する蛍光体部と、を有し、各青色ＬＤからの青色ＬＤ光の一部を励起光として蛍光体部に照射し、青色ＬＤ光の残りの部分と、蛍光体部からの黄色蛍光とを含む混色光（白色光）を射出する。
照明光学系は、光源１の出力光で液晶パネル２ｉ、２ｎ、２ｗを均一に照明する。照明光学系は、フライアイレンズ２ａ、２ｂ、重畳レンズ２ｄ及びフィールドレンズ２ｆ、２ｋからなる光学系を備え、この光学系が液晶パネル２ｉ、２ｎを均一に照明する。
【００４８】
フライアイレンズ２ａ、２ｂは、互いに対向するように配置されている。フライアイレンズ２ａ、２ｂはそれぞれ複数の微小レンズを備え、フライアイレンズ２ａの各微小レンズは、フライアイレンズ２ｂの各微小レンズと対向する。
ダイクロイックミラー１ｇの射出光は、フライアイレンズ２ａに入射する。フライアイレンズ２ａでは、ダイクロイックミラー１ｇの射出光が微小レンズの数に対応する複数の光束に分割される。各微小レンズは、液晶パネルの有効表示領域と相似形状をなしており、ダイクロイックミラー１ｇからの光束をフライアイレンズ２ｂ近傍に集光させる。フライアイレンズ２ｂの各微小レンズは、フライアイレンズ２ａの対応する微小レンズの像を液晶パネル２ｉ、２ｎ上に形成する。
【００４９】
重畳レンズ２ｄとフィールドレンズ２ｋは、フライアイレンズ２ａの各微小レンズからの主光線を液晶パネル２ｎの中心部に向け、各微小レンズの像を液晶パネル２ｎ上に重ねあわせる。同様に、重畳レンズ２ｄとフィールドレンズ２ｆは、フライアイレンズ２ａの各微小レンズからの主光線を液晶パネル２ｉの中心部に向け、各微小レンズの像を液晶パネル２ｉ上に重ねあわせる。
フライアイレンズ２ａにて形成される二次光源像の大きさは、フライアイレンズ２ｂの各微小レンズの開口形状よりも大きい。二次光源像が隣接するレンズからはみ出す場合は、はみ出した部分が液晶パネルの有効面の外側を照射する成分となり、その結果、光利用効率が低下する。
【００５０】
フライアイレンズ２ａ、２ｂの射出光は、偏光変換素子２ｃ及び重畳レンズ２ｄを介してダイクロイックミラー２ｅに入射する。偏光変換素子２ｃは、上述した第１乃至第４の実施形態のいずれかに記載された偏光変換素子である。偏光変換素子２ｃは、入射光の偏光方向をＰ偏光又はＳ偏光に揃える。ここでは、ダイクロイックミラー１ｇからの白色光（ランダム偏光の黄色蛍光＋Ｓ偏光の青色ＬＤ光）がフライアイレンズ２ａ、２ｂを介して偏光変換素子２ｃに入射する。偏光変換素子２ｃは、Ｓ偏光の白色光を射出する。
【００５１】
偏光変換素子２ｃの射出光である白色光（Ｓ偏光）は、重畳レンズ２ｄを介してダイクロイックミラー２ｅに入射する。ダイクロイックミラー２ｅは、可視光のうち、赤色波長域の光を反射し、それ以外の波長域の光を透過する特性を有する。
偏光変換素子２ｃの出射光のうちの赤色光は、ダイクロイックミラー２ｅで反射される。ダイクロイックミラー２ｅの反射光（赤色）は、フィールドレンズ２ｋ、反射ミラー２ｌ及び偏光板２ｍを介して液晶パネル２ｎに入射する。
ダイクロイックミラー２ｅの透過光（緑色及び青色）は、フィールドレンズ２ｆを介してダイクロイックミラー２ｇに入射する。ダイクロイックミラー２ｇは、可視光のうち、緑色波長域の光を反射し、それ以外の波長域の光を透過する特性を有する。
【００５２】
フィールドレンズ２ｆを通過した緑色光は、ダイクロイックミラー２ｇで反射される。ダイクロイックミラー２ｇの反射光（緑色）は、偏光板２ｈを介して液晶パネル２ｉに入射する。
フィールドレンズ２ｆを通過した青色光は、ダイクロイックミラー２ｇを透過する。ダイクロイックミラー２ｇの透過光（青色）は、リレーレンズ２ｐ、反射ミラー２ｑ、リレーレンズ２ｒ、拡散板２ｓ、反射ミラー２ｔ、リレーレンズ２ｕ及び偏光板２ｖを介して液晶パネル２ｗに入射する。
【００５３】
ダイクロイックミラー２ｇとリレーレンズ２ｐとの間で、フライアイレンズ２ａの各微小レンズの像を重ねあわせた矩形の均一な照明像が形成される。リレーレンズ２ｐ、反射ミラー２ｑ、リレーレンズ２ｒ、反射ミラー２ｔ、リレーレンズ２ｕからなるリレー光学系は、ダイクロイックミラー２ｇとリレーレンズ２ｐとの間に形成された矩形の均一な照明像の等倍像を液晶パネル２ｗ上に形成する。
リレー光学系は、リレーレンズ２ｒと反射ミラー２ｔの間に瞳位置を形成するように構成されている。拡散板２ｓは、リレー光学系の瞳位置に配置されている。拡散板２ｓをリレー光学系の瞳位置に配置することで、拡散板２ｓによる拡散成分の後段での光利用効率の低減率を抑制すると共に、スペックルノイズを効果的に低減させることが可能である。
【００５４】
詳しく説明すると、リレー光学系の瞳位置には、角度成分に応じたフーリエ像が形成される。この瞳位置に拡散板２ｓを配置すると、効果的に角度多重によるスペックル低減が期待できる。
画像形成部は、偏光板２ｈ、２ｊ、２ｍ、２ｏ、２ｖ、２ｘ、液晶パネル２ｉ、２ｎ、２ｗ及びクロスダイクロイックプリズム２ｙを有する。照明光学系は、緑色光を液晶パネル２ｉに向けて射出し、赤色光を液晶パネル２ｎに向けて射出し、青色光を液晶パネル２ｗに向けて射出する。
液晶パネル２ｉの入射面側及び射出面側には偏光板２ｈ及び偏光板２ｊがそれぞれ配置されている。これら偏光板２ｈ、２ｊを用いて、液晶パネル２ｉの空間変調に応じた階調特性を得る。同様に、液晶パネル２ｎの入射面側及び射出面側には偏光板２ｍ及び偏光板２ｏがそれぞれ配置され、液晶パネル２ｗの入射面側及び射出面側には偏光板２ｖ及び偏光板２ｘがそれぞれ配置されている。液晶パネル２ｉは緑色画像を形成し、液晶パネル２ｎは赤色画像を形成し、液晶パネル２ｗは青色画像を形成する。
【００５５】
クロスダイクロイックプリズム２ｙは、第１乃至第３の入射面と射出面を有する。液晶パネル２ｎは、クロスダイクロイックプリズム２ｙの第１の入射面と対向して配置されている。液晶パネル２ｉは、クロスダイクロイックプリズム２ｙの第２の入射面と対向して配置されている。液晶パネル２ｗは、クロスダイクロイックプリズム２ｙの第３の入射面と対向して配置されている。
液晶パネル２ｎの射出光（赤色）は、偏光板２ｏを介してクロスダイクロイックプリズム２ｙの第１の入射面に入射する。液晶パネル２ｉの射出光（緑色）は、偏光板２ｊを介してクロスダイクロイックプリズム２ｙの第２の入射面に入射する。液晶パネル２ｗの射出光（青色）は、偏光板２ｘを介してクロスダイクロイックプリズム２ｙの第３の入射面に入射する。
【００５６】
クロスダイクロイックプリズム２ｙでは、第１の入射面から入射した赤色光と、第２の入射面から入射した緑色光と、第３の入射面から入射した青色光とを互いに重ねて射出面から射出する。すなわち、クロスダイクロイックプリズム２ｙは、液晶パネル２ｎ、２ｉ、２ｗからの赤色画像光、緑色画像光、青色画像光を同一の光路に合成して射出する。
投写光学系は、クロスダイクロイックプリズム２ｙの射出面に対向して配置された投写レンズ３ａを含む。液晶パネル２ｎ、２ｉ、２ｗから射出された赤色画像光、緑色画像光、青色画像光は、同一光路で投写レンズ３ａに入射する。投写レンズ３ａは、液晶パネル２ｎ、２ｉ、２ｗそれぞれで形成された画像を拡大投写する。
【００５７】
クロスダイクロイックプリズム２ｙは、互い直交する第１及び第２のダイクロイック膜を有しても良い。この場合、第１のダイクロイック膜は、可視波長域のうち、赤色の波長域の光を反射し、それ以外の波長域の光を透過する特性を有し、第２のダイクロイック膜は、可視波長域のうち、青色の波長域の光を反射し、それ以外の波長域の光を透過する特性を有する。第１の入射面から入射した赤色光は、第１のダイクロイック膜で反射されて射出面から投写レンズ３ａの方向に射出される。第３の入射面から入射した青色光は、第２のダイクロイック膜で反射されて射出面から投写レンズ３ａの方向に射出される。第２の入射面から入射した緑色光は、第１及び第２のダイクロイック膜を透過して射出面から投写レンズ３ａの方向に射出される。
【００５８】
上述したプロジェクターによれば、以下のような作用効果を奏する。
青色レーザー光（Ｓ偏光）及び黄色蛍光（ランダム偏光）が、光源１から偏光変換素子２ｃに入射する。偏光変換素子２ｃにおいて、接着層はＰ偏光の光路に存在するが、Ｓ偏光の光路には接着層が存在しない。例えば、青色レーザー光及び黄色蛍光のそれぞれの光量を「１」とすると、偏光変換素子２ｃにおいて、光量が「１」の青色レーザー光と光量が「０．５」の黄色蛍光とがＳ偏光の光路を伝搬し、光量が「０．５」の黄色蛍光がＰ偏光の光路を伝搬する。このように、入射光のうち、エネルギーの高い青色光のほぼ全てを、接着層が存在しないＳ偏光の光路に分配できるので、光吸収による接着剤の劣化を抑制することができる。
また、Ｐ偏光の光路において、光吸収による接着剤の劣化を生じるが、接着剤に吸収される光は黄色蛍光であるため、その劣化度は、図１２に示した偏光変換素子と比較して、十分に小さい。
加えて、冷却風が偏光変換素子２ｃの光学ブロック間の空隙を通過するように構成することが可能であり、これにより、偏光変換素子２ｃの冷却効果を高めることができる。その結果、光吸収のために生じる接着剤の温度上昇を抑制することができる。これに対して、図１２に示した偏光変換素子では、そのような冷却効果を得ることができないため、例えば、光吸収のためにＳ偏光の光路上の接着層の温度が上昇し、それに伴い、Ｐ偏光の光路上の接着層の温度も上昇する。その結果、偏光変換素子全体の温度が上昇し、接着剤の劣化がより早く進むことになる。
【符号の説明】
【００５９】
２１  光学ブロック
２２ａ  第１のプリズム
２２ｂ  第２のプリズム
２３  偏光分離膜
２４  反射膜形成面
２５  位相差板
【図１】
2019204016.tif 000003
【図２】
2019204016.tif 000004
【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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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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