(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機結晶材料で形成され、光学軸方位角がθ１である第１波長板と、
前記無機結晶材料で形成され、光学軸方位角がθ２である第２波長板と、
前記無機結晶材料で形成され、光学軸方位角がθ３である第３波長板と、
前記無機結晶材料で形成され、光学軸方位角がθ４である第４波長板と、
を備え、
前記第２波長板は、前記第１波長板の光射出側にプラズマ重合膜を介して接合され、
前記第３波長板は、前記第２波長板の光射出側に空隙を有して配置され、
前記第４波長板は、前記第３波長板の光射出側にプラズマ重合膜を介して接合され、
前記θ１と前記θ２との差、および前記θ３と前記θ４との差がそれぞれ９０°で、前記θ２と前記θ３との差が４５°であることを特徴とする波長板。
【請求項２】
請求項１に記載の波長板であって、
前記第１波長板、前記第２波長板、前記第３波長板、および前記第４波長板は、水晶で形成されていることを特徴とする波長板。
【請求項３】
光が入射する光入射面および光を射出する光射出面を有し、前記光入射面に所定の角度を有して順次接合された複数の透光性基材と、
前記複数の透光性基材の間に交互に設けられた偏光分離膜および反射膜と、
請求項１または請求項２に記載の波長板と、
を備え、
前記偏光分離膜は、前記光入射面から入射した光を第１の直線偏光と第２の直線偏光とに分離し、前記第１の直線偏光を透過させ、かつ前記第２の直線偏光を反射し、
前記反射膜は、前記偏光分離膜で反射した前記第２の直線偏光を前記光射出面に向けて反射し、
前記波長板は、前記第１の直線偏光および前記第２の直線偏光のいずれか一方を他方に変換することを特徴とする偏光変換素子。
【請求項４】
請求項３に記載の偏光変換素子であって、
前記第１波長板は、前記光射出面から離間して配置されていることを特徴とする偏光変換素子。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の偏光変換素子であって、
前記偏光分離膜は、プラズマ重合膜を介して前記透光性基材に接合されていることを特徴とする偏光変換素子。
【請求項６】
光源と、
前記光源から射出された光を前記第１の直線偏光または前記第２の直線偏光に変換する請求項３〜請求項５のいずれか一項に記載の偏光変換素子と、
前記偏光変換素子から射出された光を変調する光変調装置と、
前記光変調装置で変調された光を投写する投写光学装置と、
を備える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、波長板、偏光変換素子、およびプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源から射出された光を変調する光変調装置として液晶表示素子を用いたプロジェクターが知られている。このプロジェクターにおいては、光源から射出された偏光状態がランダムな光（ランダム光）を偏光変換素子によって第１の直線偏光および第２の直線偏光のいずれか一方に揃えることにより光の利用効率を高めることが行われている。
偏光変換素子は、入射する光を第１の直線偏光と第２の直線偏光とに分離する偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）プリズムと、第１の直線偏光および第２の直線偏光のいずれか一方を他方に変換する１／２波長板とを備える。
偏光変換素子は、光源から射出された光束が集光する部分で高温になるため、偏光変換素子の劣化を低減させるように構成されたプロジェクター（投射型表示装置）が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載されているプロジェクターは、１／２波長板がＰＢＳプリズムに接着され、偏光変換素子の光が照射される面に沿って偏光分離方向と直交した方向に偏光変換素子を変位させる駆動機構を備えている。
そして、特許文献１に記載されているプロジェクターは、駆動機構により偏光変換素子を変位させ、輝度集中部が分散されるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２０２２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら特許文献１の技術では、輝度集中部が分散されるとはいうものの、近年、求められている光源の高輝度化に応えるには不充分と考えられる。また、高品質の画像を投写するために、１／２波長板は、可視光領域において偏光変換効率が高い状態を維持することが望まれるが、係る課題につては特許文献１には一切、記載されていない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］本適用例に係る波長板は、光学軸方位角がθ１の第１波長板と、前記第１波長板の光射出側にプラズマ重合膜を介して接合され、光学軸方位角がθ２の第２波長板と、前記第２波長板の光射出側に空隙を有して配置され、光学軸方位角がθ３の第３波長板と、前記第３波長板の光射出側にプラズマ重合膜を介して接合され、光学軸方位角がθ４の第４波長板と、を備え、前記θ１と前記θ２との差、および前記θ３と前記θ４との差がそれぞれ９０°で、前記θ２と前記θ３との差が４５°であることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、第１波長板と第２波長板、および第３波長板と第４波長板とでそれぞれが位相差１８０°を有するように形成することで、広範囲の波長領域において偏光変換効率を高めた１／２波長板を形成することが可能となる。
また、波長板は、上述したように光入射側の第１波長板と第２波長板、および光射出側の第３波長板と第４波長板とがそれぞれプラズマ重合膜により接合されているので、接着材による接合に比べ、耐熱性および耐光性を高めることができる。また、光学軸方位角が異なる４枚を用いることによって、高温下で互いに異なる方向に反る恐れがあるが、第２波長板と第３波長板との間には空隙が設けられているので、第１波長板と第２波長板との剥がれや、第３波長板と第４波長板との剥がれを抑えると共に、表面積が増えることによる放熱性を高めることができる。
したがって、広範囲の波長領域において偏光変換効率を高めると共に、耐熱性および耐光性を高めた波長板を提供することが可能となる。
【０００９】
［適用例２］上記適用例に係る波長板において、前記第１波長板、前記第２波長板、前記第３波長板、および前記第４波長板は、無機結晶材料で形成されていることが好ましい。
【００１０】
この構成によれば、第１〜第４波長板は、無機結晶材料、例えば水晶やサファイア等で形成されているので、より耐熱性および耐光性を高めた波長板を提供することができる。
【００１１】
［適用例３］本適用例に係る偏光変換素子は、光が入射する光入射面および光を射出する光射出面を有し、前記光入射面に所定の角度を有して順次接合された複数の透光性基材と、前記複数の透光性基材の間に交互に設けられた偏光分離膜および反射膜と、上記記載の波長板と、を備え、前記偏光分離膜は、前記光入射面から入射した光を第１の直線偏光と第２の直線偏光とに分離し、前記第１の直線偏光を透過させ、かつ前記第２の直線偏光を反射し、前記反射膜は、前記偏光分離膜で反射した前記第２の直線偏光を前記光射出面に向けて反射し、前記波長板は、前記第１の直線偏光および前記第２の直線偏光のいずれか一方を他方に変換することを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、偏光変換素子は、上述した波長板を備えるので、高耐熱性および高耐光性を有し、入射する光を広範囲の波長領域において効率よく第１の直線偏光または第２の直線偏光に揃えて射出することが可能となる。
【００１３】
［適用例４］上記適用例に係る偏光変換素子において、前記第１波長板は、前記光射出面から離間して配置されていることが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、偏光変換素子は、第２波長板と第３波長板との間に加え、第１波長板と光射出面との間にも空隙が設けられる。これによって、波長板の放熱性をさらに高めることができるので、さらに耐熱性を高めた偏光変換素子の提供が可能となる。
【００１５】
［適用例５］上記適用例に係る偏光変換素子において、前記偏光分離膜は、プラズマ重合膜を介して前記透光性基材に接合されていることが好ましい。
【００１６】
この構成によれば、偏光変換素子は、光が通過する偏光分離膜がプラズマ重合膜を介して透光性基材に接合されているので、さらに高耐熱性および高耐光性が可能となる。
また、反射膜が接着材を介して透光性基材に接合されるように偏光変換素子を構成しても、この接着材には光が照射されないので、高耐熱性および高耐光性を維持しつつ、偏光変換素子の製造の簡素化が可能となる。
【００１７】
［適用例６］本適用例に係るプロジェクターは、光源と、前記光源から射出された光を前記第１の直線偏光または前記第２の直線偏光に変換する上記記載の偏光変換素子と、前記偏光変換素子から射出された光を変調する光変調装置と、前記光変調装置で変調された光を投写する投写光学装置と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、プロジェクターは、上述した偏光変換素子を備えるので、画質が良好な画像を長期に亘って投写することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態のプロジェクターの概略構成を示す模式図。
【図２】本実施形態の第２レンズアレイおよび偏光変換ユニットの断面図。
【図３】本実施形態の偏光変換素子の斜視図。
【図４】本実施形態の波長板の構成を説明するための斜視図。
【図５】本実施形態の波長板の分解斜視図。
【図６】本実施形態の波長板を分解した状態の側面図。
【図７】本実施形態の波長板の変換効率を説明するためのグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本施形態に係るプロジェクターについて、図面を参照して説明する。
本実施形態のプロジェクターは、光源から射出された光を画像情報に応じて変調し、変調した光をスクリーン等の投写面に拡大投写する。なお、以下に示す各図は、各構成要素を図面上で認識され得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法や比率を実際のものとは適宜異ならせたものである。
【００２１】
〔プロジェクターの主な構成〕
図１は、本実施形態のプロジェクター３００の概略構成を示す模式図である。
プロジェクター３００は、図１に示すように、外装を構成する外装筐体３００Ａ、および外装筐体内に収容される光学ユニット３、制御部（図示省略）を備えている。なお、図示は省略するが、外装筐体３００Ａの内には、さらに、光学ユニット３等を冷却する冷却装置や制御部等に電力を供給する電源装置等が配置されている。
【００２２】
外装筐体３００Ａは、詳細な説明は省略するが、複数の部材で構成され、外気を取り込む吸気口や、外装筐体３００Ａ内部の温まった空気を外部に排気する排気口等が設けられている。
【００２３】
制御部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、コンピューターとして機能するものであり、プロジェクター３００の動作の制御、例えば、画像の投写に関わる制御等を行う。
【００２４】
光学ユニット３は、光源装置３０を備え、制御部による制御の下、光源装置３０から射出された光束を光学的に処理して投写する。
光学ユニット３は、図１に示すように、光源装置３０に加え、インテグレーター照明光学系３１、色分離光学系３２、リレー光学系３３、電気光学装置３４、投写光学装置としての投写レンズ３５、およびこれらの光学部品を光路上の所定位置に配置する光学部品用筐体３６を備える。
【００２５】
光源装置３０は、超高圧水銀ランプやメタルハライドランプ等からなる放電型の光源３０１、およびリフレクター３０２等を備える。光源装置３０は、光源３０１から射出された光をリフレクター３０２にて反射し、インテグレーター照明光学系３１に向けて射出する。
【００２６】
インテグレーター照明光学系３１は、第１レンズアレイ３１１、第２レンズアレイ３１２、偏光変換ユニット１、および重畳レンズ３１４を備える。
第１レンズアレイ３１１は、小レンズがマトリクス状に配列された構成を有しており、光源装置３０から射出された光を複数の部分光に分割する。第２レンズアレイ３１２は、第１レンズアレイ３１１と略同様の構成を有しており、重畳レンズ３１４とともに、部分光を後述する液晶パネル３４１の表面に略重畳させる。
偏光変換ユニット１は、偏光変換素子１０を備え、第２レンズアレイ３１２から射出されたランダム光を液晶パネル３４１で利用可能な直線偏光に揃える。偏光変換ユニット１については後で詳細に説明する。
【００２７】
色分離光学系３２は、２枚のダイクロイックミラー３２１，３２２、および反射ミラー３２３を備え、インテグレーター照明光学系３１から射出された光束を赤色光（以下「Ｒ光」という）、緑色光（以下「Ｇ光」という）、青色光（以下「Ｂ光」という）の３色の色光に分離する機能を有する。
【００２８】
リレー光学系３３は、入射側レンズ３３１、リレーレンズ３３３、および反射ミラー３３２，３３４を備え、色分離光学系３２で分離されたＲ光をＲ光用の液晶パネル３４１Ｒまで導く機能を有する。なお、光学ユニット３は、リレー光学系３３がＲ光を導く構成としているが、これに限らず、例えば、Ｂ光を導く構成としてもよい。
【００２９】
電気光学装置３４は、各色光用に設けられた透過型の液晶パネル３４１（Ｒ光用の液晶パネルを３４１Ｒ、Ｇ光用の液晶パネルを３４１Ｇ、Ｂ光用の液晶パネルを３４１Ｂとする）、各液晶パネル３４１の光入射側に配置された入射側偏光板３４２、各液晶パネル３４１の光射出側に配置された射出側偏光板３４３、および色合成光学装置としてのクロスダイクロイックプリズム３４４を備えている。液晶パネル３４１は、光変調装置に相当する。
液晶パネル３４１Ｒ，３４１Ｇ，３４１Ｂは、供給された画像信号に基づいて、色分離光学系３２から射出された各色光を変調し、各色の画像光を形成する。
【００３０】
クロスダイクロイックプリズム３４４は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、２つの誘電体多層膜が形成されている。クロスダイクロイックプリズム３４４は、液晶パネル３４１Ｒ，３４１Ｂそれぞれにて変調されたＲ光およびＢ光を反射し、液晶パネル３４１Ｇにて変調されたＧ光を透過して、３色の画像光を合成する。
投写レンズ３５は、複数のレンズ（図示省略）を備え、クロスダイクロイックプリズム３４４にて合成された光をスクリーン上に拡大投写する。
【００３１】
〔偏光変換ユニット〕
ここで偏光変換ユニット１について詳細に説明する。
図２は、第２レンズアレイ３１２および偏光変換ユニット１の断面図である。
偏光変換ユニット１は、図２に示すように、偏光変換素子１０、遮光板１９、および図示しない保持枠を備えている。
図３は、偏光変換素子１０の斜視図である。
偏光変換素子１０は、図２、図３に示すように、素子本体１０Ａ、波長板２０、および両面粘着材１８１，１８２を有している。
【００３２】
素子本体１０Ａは、平面視矩形の板状に形成され、互いに平行な光入射面１０ｉおよび光射出面１０ｅを有している。
素子本体１０Ａは、光射出面１０ｅに沿う方向に順次接合された複数の透光性基材１１０と、複数の透光性基材１１０の間に交互に設けられた偏光分離膜１２０および反射膜１３０とを有し、複数の透光性基材１１０が順次接合される方向における中心１０ｃを挟んで対称に形成されている。なお、光源装置３０から射出される光の方向を＋Ｚ方向、複数の透光性基材１１０が順次接合される方向をＸ方向、Ｚ方向およびＸ方向に直交する方向をＹ方向とする。
【００３３】
素子本体１０Ａは、一方の面に成膜された偏光分離膜１２０および他方の面に成膜された反射膜１３０を有する板状の母材１１１と、偏光分離膜１２０および反射膜１３０が成膜されていない板状の母材１１２とが交互に接合され、切断等の加工により形成されたものが中心１０ｃで接合されて形成される。
具体的に、母材１１１は、偏光分離膜１２０が分子接合するプラズマ重合膜１５０を介して母材１１２に接合され、反射膜１３０が紫外線硬化型の接着材１６０を介して母材１１２に接合される。プラズマ重合膜は、主材料がポリオルガノシロキサンである。プラズマ重合膜は、プラズマ重合法により形成されてシロキサン結合を含み、Ｓｉ骨格と、このＳｉ骨格に結合する有機基からなる脱離機とを含む。そして、エネルギーを付与して表面付近に存在する脱離基がＳｉ骨格から脱離することにより、接着性を発現する。
そして、交互に接合された複数の母材１１１，１１２は、接合される端面に対して所定の角度で切断される。その結果、光入射面１０ｉおよび光射出面１０ｅが形成され、切断された母材１１１，１１２は、接合される端面が光射出面１０ｅに所定の角度（本実施形態では４５°）を有して透光性基材１１０として形成される。すなわち、複数の透光性基材１１０は、光入射面１０ｉに所定の角度を有して順次接合される。そして、偏光分離膜１２０および反射膜１３０は、複数の透光性基材１１０の間に交互に配置される。
【００３４】
遮光板１９は、図２に示すように、第２レンズアレイ３１２と偏光変換素子１０との間に配置され、第２レンズアレイ３１２から射出された光のうち、偏光変換素子１０で有効に使用されない光を遮光する。具体的に、遮光板１９は、平面視矩形状に形成され、光入射側から見て、偏光変換素子１０の偏光分離膜１２０が設けられている領域に対応する領域に開口部１９１を有し、反射膜１３０が設けられている領域に向かう光を遮光する。
図示しない保持枠は、素子本体１０Ａおよび遮光板１９の周縁部を保持する。
【００３５】
第２レンズアレイ３１２から射出され、遮光板１９の開口部１９１を通過したランダム光は、偏光変換素子１０の光入射面１０ｉから偏光分離膜１２０に入射する。
偏光分離膜１２０は、入射した光を第１の直線偏光（Ｐ偏光）と第２の直線偏光（Ｓ偏光）とに分離し、Ｐ偏光を透過させ、かつ、Ｓ偏光を反射する。
反射膜１３０は、偏光分離膜１２０により反射されたＳ偏光を光射出面１０ｅに向けて反射する。
【００３６】
波長板２０は、偏光変換素子１０の光射出面１０ｅ側に配置され、光射出側から見て、偏光分離膜１２０が設けられている領域に対応する領域に設けられている。波長板２０は、図３に示すように、Ｙ方向がＸ方向より長い短冊状に形成されている。波長板２０は、１／２波長板として機能し、偏光分離膜１２０を透過し、光射出面１０ｅから射出されたＰ偏光をＳ偏光に変換する。
このように、偏光変換素子１０は、第２レンズアレイ３１２から射出されたランダム光をＳ偏光に揃えて射出する。
【００３７】
〔波長板の構成〕
ここで、波長板２０について詳細に説明する。
図４は、波長板２０の構成を説明するための斜視図である。
波長板２０は、図２、図４に示すように、光射出面１０ｅ側から順次配置される第１波長板２１、第２波長板２２、第３波長板２３、および第４波長板２４を有している。すなわち、第２波長板２２は、第１波長板２１の光射出側に配置され、第３波長板２３は、第２波長板２２の光射出側に配置される。そして、第４波長板２４は、第３波長板２３の光射出側に配置される。
【００３８】
第１波長板２１〜第４波長板２４は、無機結晶材料、本実施形態では水晶で形成されている。そして、第１波長板２１と第２波長板２２とは、プラズマ重合膜２０１を介して接合され、第３波長板２３と第４波長板２４とは、プラズマ重合膜２０２を介して接合されている。接合された第１波長板２１と第２波長板２２とを第１ユニット２０Ａとし、接合された第３波長板２３と第４波長板２４とを第２ユニット２０Ｂとする。
【００３９】
波長板２０は、図２に示すように、第１ユニット２０Ａ（第１波長板２１）が光射出面１０ｅから離間し、第１ユニット２０Ａ（第２波長板２２）と第２ユニット２０Ｂ（第３波長板２３）とが離間して配置される。
具体的に、第１ユニット２０Ａは、図３に示すように、光射出面１０ｅのＹ方向における両端部に配置された両面粘着材１８１を介して素子本体１０Ａに固定される。第２ユニット２０Ｂは、第１ユニット２０ＡのＹ方向における両端部および両面粘着材１８１に積層された両面粘着材１８２を介して素子本体１０Ａに固定される。その結果、波長板２０は、図２に示すように、第１ユニット２０Ａ（第１波長板２１）と光射出面１０ｅとの間に空隙２０Ｇａが設けられ、第１ユニット２０Ａと第２ユニット２０Ｂとの間（第２波長板２２と第３波長板２３との間）に空隙２０Ｇｂが設けられて配置される。
【００４０】
図５は、波長板２０の分解斜視図である。図６は、波長板２０を分解した状態の側面図である。
第１波長板２１〜第４波長板２４は、互いに異なる光学軸方位角を有している。そして、第１波長板２１〜第４波長板２４は、全体として、偏光分離膜１２０から射出されたＰ偏光の位相を１８０°ずらし、偏光面を９０°回転させたＳ偏光に変換するように、光学軸方位角、および位相差が設定されている。光学軸方位角とは、結晶光学軸Ａｘと波長板２０に入射するＳ偏光の偏光面とのなす角度である。
【００４１】
具体的に、第１波長板２１〜第４波長板２４は、第１波長板２１の光学軸方位角θ１と第２波長板２２の光学軸方位角θ２との差、および第３波長板２３の光学軸方位角θ３と第４波長板２４の光学軸方位角θ４との差がそれぞれ９０°で、光学軸方位角θ２と光学軸方位角θ３との差が４５°となるように設定されている。例えば、図５に示すように、θ１＝２２．５°、θ２＝１１２．５°、θ３＝６７．５°、θ４＝１５７．５°を例示することができる。
また、光学軸方位角θ１、θ２、θ３、θ４は、上述した角度に限らず以下に示す角度であってもよい。θ１＝６７．５°、θ２＝１５７．５°、θ３＝２２．５°、θ４＝１１２．５°、あるいは、θ１＝１５７．５°、θ２＝６７．５°、θ３＝１１２．５°、θ４＝２２．５°、あるいはθ１＝１１２．５°、θ２＝２２．５°、θ３＝１５７．５°、θ４＝６７．５°。また、光学軸方位角θ１、θ２、θ３、θ４の許容公差としては、設定角度に対して±２°程度である。
【００４２】
第１波長板２１〜第４波長板２４は、結晶光学軸Ａｘに対して平行な角度で切り出されるＹカットで加工、すなわち、図６に示すように、主面法線と結晶光学軸Ａｘとが成す切断角度βが９０°に設定されている。
【００４３】
第１波長板２１〜第４波長板２４は、第１ユニット２０Ａの位相差Γ１、および第２ユニット２０Ｂの位相差Γ２が１８０°を満足するように板厚が設定される。
波長λの光に対する位相差Γ１、Γ２は、以下の式（１）、式（２）で示される。
〔数１〕
Γ１＝２π／λ×｜ｎｅ−ｎｏ｜×｜ｔ１−ｔ２｜・・・（１）
〔数２〕
Γ２＝２π／λ×｜ｎｅ−ｎｏ｜×｜ｔ３−ｔ４｜・・・（２）
ここで、ｎｅ：異常光の屈折率、ｎｏ：常光の屈折率、ｔ１：第１波長板２１の板厚、ｔ２：第２波長板２２の板厚、ｔ３：第３波長板２３の板厚、ｔ４：第４波長板２４の板厚とする。
【００４４】
式（１）、式（２）から、｜ｔ１−ｔ２｜、｜ｔ３−ｔ４｜それぞれは、以下の式で導かれる。
〔数３〕
｜ｔ１−ｔ２｜＝λ／（２×｜ｎｅ−ｎｏ｜）・・・（３）
〔数４〕
｜ｔ３−ｔ４｜＝λ／（２×｜ｎｅ−ｎｏ｜）・・・（４）
【００４５】
波長板２０は、プロジェクター３００が高品質の画像を投写するために、波長が約４００ｎｍ〜約７００ｎｍの領域において、偏光変換効率が高くなることが求められる。そこで、波長λとして、５２０ｎｍの光（Ｇ光）を用い、式（３）、（４）を満足するようにｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４を求めた。
その結果、例えば、ｔ１＝ｔ３＝０．２８２１ｍｍ、ｔ２＝ｔ４＝０．３１０３ｍｍを得た。また、式（３）、（４）を満足していれば、ｔ１≠ｔ３、ｔ２≠ｔ４であってもよく、ｔ１＞ｔ２かつｔ３＞ｔ４であってもよい。また、｜ｔ１−ｔ２｜、｜ｔ３−ｔ４｜の設定値に対する許容公差は、±５％程度である。
【００４６】
図７は、波長に対する波長板２０の変換効率を説明するためのグラフであり、従来技術の２枚の水晶板で構成された波長板の特性と比較したグラフである。具体的に、図７は、入射角を０°、５°に変化させた場合の波長４００ｎｍ〜７００ｎｍに対する変換効率のシミュレーション結果を示すグラフである。
【００４７】
図７に示すように、従来の波長板では、偏光変換効率が波長５２０ｎｍにおいて略１００％であるが、波長５２０ｎｍから遠ざかる程に偏光変換効率は小さなものとなり、波長４００ｎｍにおいては約７３％、波長７００ｎｍにおいては約８３％となる。
一方、本実施形態の波長板２０においては、波長が約４６０ｎｍ〜約６００ｎｍの領域で略１００％となり、波長４００ｎｍにおいて約９３％、波長７００ｎｍにおいて約９７％となり、広範囲の波長領域において偏光変換効率が高いものとなる。
なお、第１波長板２１〜第４波長板２４は、人工水晶でも天然水晶でもよく、また、無機結晶材料であれば、水晶に限らず、例えば、サファイア等を用いることが可能である。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）波長板２０は、上述した第１波長板２１〜第４波長板２４で構成されているので、広範囲の波長領域において偏光変換効率を高めた１／２波長板を形成することが可能となる。
また、波長板２０は、第１波長板２１と第２波長板２２、および第３波長板２３と第４波長板２４とがそれぞれプラズマ重合膜により接合されているので、接着材による接合に比べ、耐熱性および耐光性を高めることができる。また、光学軸方位角が異なる４枚を用いることによって、高温下で互いに異なる方向に反る恐れがあるが、第２波長板２２と第３波長板２３との間には空隙２０Ｇｂが設けられているので、第１波長板２１と第２波長板２２との剥がれや、第３波長板２３と第４波長板２４との剥がれを抑えると共に、表面積が増えることによる放熱性を高めることができる。
したがって、広範囲の波長領域において偏光変換効率を高めると共に、耐熱性および耐光性を高めた波長板２０を提供することが可能となる。
【００４９】
（２）第１波長板２１〜第４波長板２４は、無機結晶材料で形成されているので、より耐熱性および耐光性を高めた波長板２０を提供することができる。
【００５０】
（３）偏光変換素子１０は上述した波長板２０を備えるので、高耐熱性および高耐光性を有し、入射する光を広範囲の波長領域において効率よくＳ偏光に揃えて射出することが可能となる。
【００５１】
（４）偏光変換素子１０は、第２波長板２２と第３波長板２３との間に加え、第１波長板２１と光射出面１０ｅとの間にも空隙２０Ｇａが設けられる。これによって、波長板２０の放熱性をさらに高めることができるので、さらに耐熱性を高めた偏光変換素子１０の提供が可能となる。
【００５２】
（５）偏光変換素子１０は、光が通過する偏光分離膜１２０がプラズマ重合膜１５０を介して透光性基材１１０に接合されているので、さらに高耐熱性および高耐光性が可能となる。
また、偏光変換素子１０は、反射膜１３０が接着材１６０を介して透光性基材１１０に接合されているが、この接着材１６０には光が照射されないので、高耐熱性および高耐光性を維持しつつ、製造の簡素化が可能となる。
【００５３】
（６）プロジェクター３００は、上述した偏光変換素子１０を備えるので、画質が良好な画像を長期に亘って投写することが可能となる。
【００５４】
（７）第１波長板２１〜第４波長板２４は、切断角度βが９０°であるため、人口水晶等を母材として形成された場合、１つの母材からより多くの枚数を取得することが可能となり、波長板２０製造の簡素化や低コスト化が可能となる。
【００５５】
（変形例）
なお、前記実施形態は、以下のように変更してもよい。
前記実施形態の波長板２０は、第１ユニット２０Ａ（第１波長板２１）が光射出面１０ｅから離間して配置されているが、第１波長板２１がプラズマ重合膜を介して光射出面１０ｅに接合されるように構成してもよい。
【００５６】
前記実施形態の波長板２０は、偏光分離膜１２０が設けられている領域に対応する領域に配置され、第１の直線偏光としてのＰ偏光を第２の直線偏光としてのＳ偏光に変換するように構成されているが、波長板２０を反射膜１３０が設けられている領域に対応する領域に配置し、第２の直線偏光としてのＳ偏光を第１の直線偏光としてのＰ偏光に変換するように構成してもよい。
【００５７】
前記実施形態のプロジェクター３００は、光変調装置として透過型の液晶パネル３４１を用いているが、反射型液晶パネルを利用したものであってもよい。
【００５８】
光源３０１は放電型のランプに限らず、その他の方式のランプや発光ダイオード、レーザー等の固体光源で構成してもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１…偏光変換ユニット、１０…偏光変換素子、１０ｅ…光射出面、１０ｉ…光入射面、２０…波長板、２０Ｇｂ…空隙、２１…第１波長板、２２…第２波長板、２３…第３波長板、２４…第４波長板、３５…投写レンズ（投写光学装置）、１１０…透光性基材、１２０…偏光分離膜、１３０…反射膜、１５０，２０１，２０２…プラズマ重合膜、１６０…接着材、１８１，１８２…両面粘着材、３００…プロジェクター、３０１…光源、３４１，３４１Ｂ，３４１Ｇ，３４１Ｒ…液晶パネル（光変調装置）、θ１，θ２，θ３，θ４…光学軸方位角。
【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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