(57)【要約】【課題】明るく高コントラストな画像を投射できる、ワイヤーグリッド偏光分離素子を用いた画像表示装置を提供する。【解決手段】画像表示装置は、第１および第２の波長光を分離して各反射型光変調素子に導き、各反射型光変調素子からの第１および第２の波長光を合成する偏光分離素子を有する。その偏光分離部は、第１および第２の誘電体層３ａ，３ｂと、これら誘電体層の間に設けられた金属１次元格子構造３ｃとを含む。第１の波長光の第１の偏光成分が偏光分離部に第１の誘電体層側から入射する際の反射率Ｒ１１と第２の誘電体層側から入射する際の反射率Ｒ１２とが、Ｒ１１＞Ｒ１２なる条件を満足し、第２の波長光の第１の偏光成分が偏光分離部に第１の誘電体層側から入射する際の反射率Ｒ２１と第２の誘電体層側から入射する際の反射率Ｒ２２とが、Ｒ２１＜Ｒ２２なる条件を満足する。【選択図】図３
2013250322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ光を変調する第１の反射型光変調素子および第２の反射型光変調素子と、
光源からの第１の波長光および該第１の波長光より長い波長を有する第２の波長光を分離して前記第１の反射型光変調素子および前記第２の反射型光変調素子にそれぞれ導き、該第１の反射型光変調素子および前記第２の反射型光変調素子からの前記第１の波長光および前記第２の波長光を合成して射出する偏光分離素子とを有し、
前記偏光分離素子の偏光分離部は、
それぞれ１層の誘電体膜により又は複数の誘電体膜が積層されて構成され、かつ互いに構造が異なる第１の誘電体層および第２の誘電体層と、
該第１および第２の誘電体層の間に設けられ、前記第１の波長光の波長よりも短い周期で金属格子が形成された１次元格子構造とを含み、
前記第１および第２の波長光が、前記偏光分離部に、前記第１の誘電体層側および前記第２の誘電体層側から、該偏光分離部の法線方向と前記１次元格子構造の周期方向とに平行な面内にて前記法線方向に対して４５度をなす方向から入射する場合において、
前記法線方向に直交し、前記周期方向に直交する偏光方向を有する偏光成分を第１の偏光成分とするとき、
前記第１の波長光の前記第１の偏光成分が前記偏光分離部に前記第１の誘電体層側から入射するときの該偏光分離部の反射率Ｒ１１と前記第２の誘電体層側から入射するときの該偏光分離部の反射率Ｒ１２とが、
Ｒ１１＞Ｒ１２
なる条件を満足し、
前記第２の波長光の前記第１の偏光成分が前記偏光分離部に前記第１の誘電体層側から入射するときの該偏光分離部の反射率Ｒ２１と前記第２の誘電体層側から入射するときの該偏光分離部の反射率Ｒ２２とが、
Ｒ２１＜Ｒ２２
なる条件を満足することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記１次元格子構造の前記周期が２００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記第１の波長光の波長が４２０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、前記第２の波長光の波長が５７０ｎｍ以上６８０ｎｍであり、
前記第１の偏光成分の前記偏光方向に対して直交する偏光方向を有する偏光成分を第２の偏光成分を第２の偏光成分とするとき、
前記偏光分離素子は、
前記第１の波長光のうち、前記第１の偏光成分を反射して前記第１の反射型光変調素子に導き、該第１の反射型光変調素子からの前記第２の偏光成分を透過して射出し、
前記第２の波長光のうち、前記第２の偏光成分を透過して前記第２の反射型光変調素子に導き、該第２の反射型光変調素子からの前記第１の偏光成分を反射して射出することを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記反射率Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１およびＲ２２は、
Ｒ１１−Ｒ１２＞３％
Ｒ２２−Ｒ２１＞３％
なる条件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から３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記第１の誘電体層を構成する１層または複数層の前記誘電体膜の平均物理膜厚ｄＡと、前記第２の誘電体層を構成する１層または複数層の前記誘電体膜の平均物理膜厚ｄＢとが、
ｄＡ＜ｄＢ
なる条件を満足することを特徴とする請求項３または４に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記第１の波長光よりも波長が長く、前記第２の波長光よりも波長が短い第３の波長光を変調する第３の反射型光変調素子と、
ダイクロイックミラーと、
色合成系とをさらに有し、
該ダイクロイックミラーは、光源からの前記第３の波長光を前記第１および第２の波長光に対して分離し、
該色合成系は、前記第１および第２の反射型光変調素子からの前記第１および第２の波長光と前記第３の反射型光変調素子からの前記第３の波長光とを合成して射出することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクタ等の画像表示装置に関し、特に、ワイヤーグリッドと誘電体層とにより構成されるワイヤーグリッド偏光分離素子を用いて色分離および色合成を行う画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のような画像表示装置として、光源からの光を３つの色光に分離して３つの反射型液晶パネル等の光変調素子に導き、それら光変調素子により変調された３つの色光を合成してカラー画像を表示するものがある。この画像表示装置では、３つの色光のうち２つの色光を、それらの偏光方向によって１つの偏光分離素子により分離および合成する場合がある。
【０００３】
そして、特許文献１には、偏光分離素子に、入射光（可視光）の波長よりも短い周期を有する周期構造であるＳＷＳ（サブ波長周期構造：Subwavelength Structure)を利用した画像表示装置が開示されている。特許文献１にて開示された装置では、複数の誘電体１次元格子をそれらの周期方向が互いに直交するように積層したＳＷＳ偏光分離素子が用いられている。具体的には、積層された格子間の境界面での屈折率差が、互いに偏光方向が直交する第１の直線偏光と第２の直線偏光とで異なるように、誘電体１次元格子構造の材料や周期を選択することで偏光分離特性を得ている
一方、特許文献２には、金属からなる１次元格子を入射光の波長よりも短い周期で配列したワイヤーグリッドを利用した偏光分離素子が開示されている。ワイヤーグリッドでは、１次元格子の周期方向を偏光方向とする直線偏光が透過され、該周期方向に対して直交する方向（各格子の長手方向）を偏光方向とする直線偏光が反射される。このようなワイヤーグリッドは、誘電体膜を積層した偏光分離素子に比べて、反射率や透過率の角度特性が良好であり、広い入射角度に対して良好な偏光分離特性を確保できる。
【０００４】
さらに、特許文献３には、ワイヤーグリッドを２つの透明基板やプリズム間に挟み込んだ偏光分離素子およびこれを用いた画像表示装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１５１０８８号公報
【特許文献２】特表２００３−５０２７０８号公報
【特許文献３】特表２００３−５１９８１８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にて開示されたＳＷＳ偏光分離素子は、２００ｎｍ以下の周期で配列した１次元格子をそれらの周期方向が互いに直交するように積層して製造する必要があり、製造が困難である。また、特許文献２や特許文献３にて開示されたワイヤーグリッド偏光分離素子は、十分なコントラストを得るために、金属格子の厚みを大きくする必要があり、入射した各偏光のうち１０％以上が金属格子部で吸収されてしまう。
【０００７】
本発明は、製造が容易であり、コントラストの確保とワイヤーグリッドによる吸収損失の低減が可能なために明るさとコントラストを両立できるようにしたワイヤーグリッド偏光分離素子を用いた画像表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面としての画像表示装置は、それぞれ光を変調する第１の反射型光変調素子および第２の反射型光変調素子と、光源からの第１の波長光および該第１の波長光より長い波長を有する第２の波長光を分離して第１の反射型光変調素子および第２の反射型光変調素子にそれぞれ導き、該第１の反射型光変調素子および第２の反射型光変調素子からの第１の波長光および第２の波長光を合成して射出する偏光分離素子とを有する。偏光分離素子の偏光分離部は、それぞれ１層の誘電体膜により又は複数の誘電体膜が積層されて構成され、かつ互いに構造が異なる第１の誘電体層および第２の誘電体層と、該第１および第２の誘電体層の間に設けられ、第１の波長光の波長よりも短い周期で金属格子が形成された１次元格子構造とを含む。第１および第２の波長光が、偏光分離部に、第１の誘電体層側および第２の誘電体層側から、該偏光分離部の法線方向と１次元格子構造の周期方向とに平行な面内にて該法線方向に対して４５度をなす方向から入射する場合において、該法線方向に直交し、周期方向に直交する偏光方向を有する偏光成分を第１の偏光成分とするとき、第１の波長光の第１の偏光成分が偏光分離部に第１の誘電体層側から入射するときの該偏光分離部の反射率Ｒ１１と第２の誘電体層側から入射するときの該偏光分離部の反射率Ｒ１２とが、
Ｒ１１＞Ｒ１２
なる条件を満足し、
第２の波長光の第１の偏光成分が偏光分離部に第１の誘電体層側から入射するときの該偏光分離部の反射率Ｒ２１と第２の誘電体層側から入射するときの該偏光分離部の反射率Ｒ２２とが、
Ｒ２１＜Ｒ２２
なる条件を満足することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、偏光分離部（偏光分離素子）の製造が容易であり、明るく高コントラストな画像を表示可能な画像表示装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１である画像表示装置の構成を示す断面図。
【図２】実施例１の画像表示装置における偏光分離素子および反射型液晶表示素子を示す断面図。
【図３】実施例１における偏光分離素子の偏光分離部の構造を示す断面図。
【図４】実施例１における偏光分離部のｓ偏光に対する反射率特性を示す図。
【図５】実施例１における偏光分離部のｓ偏光に対する吸収特性を示す図。
【図６】本発明の実施例２における偏光分離素子の偏光分離部の構造を示す断面図。
【図７】実施例２における偏光分離部のｓ偏光に対する反射率特性を示す図。
【図８】実施例２における偏光分離部のｓ偏光に対する吸収特性を示す図。
【図９】比較例１の偏光分離部のｓ偏光に対する反射率特性を示す図。
【図１０】格子厚さによるｓ偏光に対する反射率特性を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【実施例１】
【００１２】
図１には、本発明の実施例１である画像表示装置としてのプロジェクタ１００の構成を示している。
【００１３】
プロジェクタ１００は、光源２０と、偏光変換素子２１と、ダイクロイックミラー２２と、波長選択性位相差板２３とを有する。また、偏光分離素子１０ａ，１０ｃと、位相差板２４ｒ，２４ｇ，２４ｂと、反射型液晶パネル（反射型光変調素子）２５ｒ，２５ｇ，２５ｂと、合成プリズム２６と、投射レンズ（投射光学系）３０とを有する。
【００１４】
光源２０から発せられた光は、青光（第１の波長光）１１ｂ、緑光（第３の波長光）１１ｇおよび赤光（第２の波長光）１１ｒを含んだ状態で平行光束として偏光変換素子２１に入射する。
【００１５】
なお、本実施例では、青光の波長が４２０ｎｍ以上５００ｎｍ以下とし、赤光の波長を５７０ｎｍ以上６８０ｎｍとする。緑光の波長は、青光の波長より長く、赤光の波長より短い波長である。
【００１６】
無偏光光としての青光１１ｂ、緑光１１ｇおよび赤光１１ｒはいずれも、偏光変換素子２１においてｐ偏光に変換された後、ダイクロイックミラー２２に入射する。ｐ偏光とは、入射平面内で電界が振動する偏光であり、ｓ偏光とは、該入射平面に直交する方向に電界が振動する偏光である。電界が振動する方向を、偏光方向とも称する。
【００１７】
ダイクロイックミラー２２は、緑光を反射する特性を有する。このため、緑偏光１２ｇはダイクロイックミラー２２で反射され、赤偏光１２ｒおよび青偏光１２ｂはダイクロイックミラー２２を透過する。これにより、緑偏光１２ｇが、赤偏光１２ｒおよび青ｐ偏光１２ｂから色分離される。
【００１８】
緑偏光１２ｇは、偏光分離素子１０ａを透過した後、位相差板２４ｇを透過して緑用反射型液晶パネル（第３の反射型光変調素子）２５ｇに入射する。一方、赤偏光１２ｒと青偏光１２ｂは、波長選択性位相差板２３に入射する。波長選択性位相差板２３は、青偏光１２ｒの偏光方向のみを９０°回転させる特性を有する。これにより、赤偏光１２ｒはｐ偏光のまま、青偏光１２ｂは偏光方向が９０°回転することでｓ偏光に変換されて偏光分離素子１０ｃに入射する。
【００１９】
ｓ偏光としての青偏光１２ｂは、偏光分離素子１０ｃで反射された後、位相差板２４ｂを透過して、青用反射型液晶パネル（第１の反射型光変調素子）２５ｂに入射する。ｐ偏光としての赤偏光１２ｒは、偏光分離素子１０ｃを透過した後、位相差板２４ｒを透過して、赤用反射型液晶パネル（第２の反射型光変調素子）２５ｒに入射する。こうして青偏光１２ｂと赤偏光１２ｒとが偏光分離素子１０ｃにより色分離されて、青用および赤用反射型液晶パネル２５ｂ，２５ｒに導かれる。
【００２０】
緑用、赤用および緑用反射型液晶パネル２５ｂ，２５ｒ，２５ｇはそれぞれ、入射した光を画像信号に応じて画素ごとに変調して反射する。これにより、緑用、赤用および緑用反射型液晶パネル２５ｂ，２５ｒ，２５ｇから反射光としての青画像光１３ｂ、赤画像光１３ｒおよび緑画像光１３ｇが射出される。各位相差板（２４ｂ，２４ｒ，２５ｂ）は、偏光分離素子と各反射型液晶パネルで生じた各色光の位相のずれを補正して、いわゆる漏れ光を低減する。
【００２１】
青画像光１３ｂと赤画像光１３ｒはそれぞれ、再び位相差板２４ｂ，２４ｒを透過した後、偏光分離素子１０ｃに再び入射する。偏光分離素子１０ｃにおいて青画像光１３ｂが透過し、赤画像光１３ｒが反射して偏光分離素子１０ｃを射出することで、これら青画像光１３ｂと赤画像光１３ｒとが合成される。合成された青画像光１３ｂと赤画像光１３ｒは、色合成系を構成する合成プリズム２６に入射し、該合成プリズム２６内のダイクロイック膜を透過する。
【００２２】
緑画像光１３ｇは、再び位相差板２４ｇを透過した後に偏光分離素子１０ａに再び入射して反射され、合成プリズム２６に入射する。そして、合成プリズム２６内のダイクロイック膜によって反射される。こうして緑画像光１３ｇと赤画像光１３ｒと青画像光１３ｂが合成されて投射レンズ３０を介して不図示のスクリーン等の被投射面に投射される。
【００２３】
図２には、偏光分離素子１０ｃと位相差板２４ｂ，２４ｒと反射型液晶パネル２５ｂ，２５ｒとの関係を示している。偏光分離素子１０ｃは、第１のプリズム（第１の透光性部材）１と、第２のプリズム（第２の透光性部材）２と、これら第１および第２のプリズム１，２の間に配置された偏光分離部３とにより構成されている。
【００２４】
青用反射型液晶パネル２５ｂは、偏光分離素子１０ｃ近傍における第１のプリズム１側に配置され、赤用反射型液晶パネル２５ｒは、第２のプリズム２側に配置されている。本実施例の偏光分離素子１０ｃでは、第１のプリズム１に入射した光のうちｓ偏光は、偏光分離部３によって反射され、ｐ偏光は偏光分離部３を透過する。
【００２５】
図３には、偏光分離部３の構造を示している。偏光分離部３は、第１のプリズム１に隣接した第１の誘電体層３ａと、第２のプリズム２に隣接した第２の誘電体層３ｂと、これら第１および第２の誘電体層３ａ，３ｂの間に形成されたワイヤーグリッド（一次元構造部）３ｃとにより構成されている。
【００２６】
ワイヤーグリッド３ｃは、アルミニウム、銀、金、ニッケル、クロム、銅、プラチナ、タングステン等の金属により構成された格子（金属格子）が、入射光の波長（ここでは、青光の波長）より短い周期で１次元方向に形成された金属１次元格子構造である。
【００２７】
また、第１および第２の誘電体層３ａ，３ｂはそれぞれ、１層の誘電体膜により構成された構造または複数の誘電体膜が積層された構造を有する。さらに、第１および第２の誘電体層３ａ，３ｂは、互いに異なる構造を有する。ここにいう異なる構造には、積層される誘電体膜の数が異なること、誘電体膜の物理膜厚が異なること、誘電体膜の材料（屈折率）が異なること等を含む。
ワイヤーグリッド３ｃは、その格子の周期方向Ｃが図３の紙面に平行な左右方向となるように、かつ各格子の長手方向Ｄが図３の紙面に垂直な方向となるように形成されている。図３中のＮは偏光分離部３の法線方向を示している。
【００２８】
図３の紙面に平行な面は、偏光分離部３の法線方向Ｎと周期方向Ｃとに平行な面である。また、図３の矢印Ｉに示す方向は、紙面に平行な面内でかつ法線方向Ｎに対して４５°をなす方向である。偏光分離部３には、第１のプリズム１を透過した色分離前の青ｓ偏光と赤ｐ偏光が、第１の誘電体層３ａ側から、矢印Ｉで示す方向を中心とした所定の入射角度範囲で入射する。また、偏光分離部３には、第２のプリズム２を透過した色分離後（液晶パネルによる変調後）の青ｐ偏光と赤ｓ偏光が、第２の誘電体層３ｂ側から、図３の紙面に平行な面内において法線方向Ｎに対して４５度をなす方向を中心とした所定の入射角度範囲で入射する（図示せず）。
【００２９】
図３の紙面に平行な面内において法線方向Ｎに対してなす４５度の角度および紙面に平行な面内で法線方向Ｎに対して４５度をなす方向はそれぞれ、偏光分離部３に対する中心入射角および中心入射方向ということもできる。
【００３０】
中心入射方向から光が入射した場合、ｓ偏光は法線方向Ｎに直交し、周期方向Ｃに直交する方向（長手方向Ｄ）に平行な偏光方向を有する第１の偏光成分に相当し、ｐ偏光は法線方向Ｎおよび周期方向Ｃに平行な偏光方向を有する第２の偏光成分に相当する。
【００３１】
ワイヤーグリッド３ｃに可視光の波長に対する偏光分離作用を持たせるため、ワイヤーグリッド３ｃの周期は２００ｎｍ以下であることが望ましい。さらに、広い入射角度で回折を防ぐためには、１５０ｎｍ以下であることが望ましい。また、第１の誘電体層３ａおよび第２の誘電体層３ｂはｐ偏光を透過してｓ偏光を反射する特性を持つ。これにより、誘電体層３ａおよび誘電体層３ｂがない場合に、ワイヤーグリッド３ａで反射すべき光の一部を誘電体層３ａ，３ｂで反射させることができるため、ワイヤーグリッド３ａを単体で用いる場合に比べて、ワイヤーグリッド３ａの格子を薄くすることが可能となる。この結果、ワイヤーグリッド３ａにおけるｓ偏光に対する反射率とｐ偏光に対する透過率を共に高くすることができる。
【００３２】
第１および第２の誘電体層３ａ，３ｂがｐ偏光を透過してｓ偏光を反射するためには、例えば、ブリュースター角を満たすように屈折率の異なる誘電体膜を積層して誘電体層を形成する方法がある。ブリュースター角ではｐ偏光は完全に透過する。このため、偏光分離部３に対して中心入射角方向近傍から入射する際にブリュースター角の関係が成立するように、屈折率が高い誘電体膜であるＨ層とそれより屈折率が低い誘電体膜であるＬ層とを積層することで。ｐ偏光を透過させることができる。一方、ｓ偏光は、Ｈ層およびＬ層の屈折率差によって反射させることができ、さらに反射率を高くするためには、Ｈ層およびＬ層の膜厚を制御し、各誘電体層を任意の波長の反射率を上げる増反射層として機能させることができる。
【００３３】
このように、薄膜干渉を用いて誘電体層を増反射層として機能させる場合、赤光と青光のように離れた波長帯域の反射率を同時に上げることは難しい。しかし、図１に示す構成では、青光はｓ偏光として第１の誘電体層３ａ側（第１のプリズム１側）から偏光分離部３に入射するときに反射され、赤光はｓ偏光として第２の誘電体層３ｂ側（第２のプリズム２側）から偏光分離部３に入射するときに反射される。  そこで、第１の誘電体層３ａを青光に対する増反射層とし、第２の誘電体層３ｂを赤光に対する増反射層とすることで、青光と赤光の反射率を共に増加させることが可能となる。これにより、光の利用効率が上がり、投射画像の明るさを向上させることができる。
【００３４】
さらに、第１および第２の誘電体層３ａ，３ｂを増反射層とすることで、ワイヤーグリッド３ｃに入射するｓ偏光の量を減少させることができる。これにより、偏光分離部３（ワイヤーグリッド３ｃ）でのｓ偏光の吸収損失が減少し、吸収による熱の発生を抑制できる。このことは、偏光分離素子１０ｃにおける光弾性の影響を低減するために有効である。
【００３５】
以下、偏光分離部３に、第１の誘電体層３ａ側および第２の誘電体層３ｂ側から、上述した中心入射方向から、青光と赤光が入射する場合における各色光のｓ偏光に対する偏光分離部３の反射率について説明する。
【００３６】
第１の誘電体層３ａ側から入射する場合において、青光（青波長領域のうち最短波長でもよい）のｓ偏光に対する反射率をＲｂａ（反射率Ｒ１１）とし、赤光（赤波長領域の最長波長でもよい）のｓ偏光に対する反射率をＲｒａ（反射率Ｒ２１）とする。
【００３７】
第２の誘電体層３ｂ側から入射する場合において、青光（青波長領域のうち最短波長でもよい）のｓ偏光に対する反射率をＲｂｂ（反射率Ｒ１２）とし、赤光（赤波長領域の最長波長でもよい）のｓ偏光に対する反射率をＲｒｂ（反射率Ｒ２２）とする。
【００３８】
このとき、偏光分離部３は、
Ｒｂａ＞Ｒｂｂ  （Ｒ１１＞Ｒ１２）
Ｒｒａ＜Ｒｒｂ  （Ｒ２１＜Ｒ２２）
の双方の条件を満足する。
【００３９】
また、必ずしも満足する必要はないが、より明るい投射画像を得るために、反射率Ｒｂａ，Ｒｂｂ，Ｒｒａ，Ｒｒｂは、
Ｒｂａ−Ｒｂｂ＞３％  （Ｒ１１−Ｒ１２＞３％）
Ｒｒｂ−Ｒｒａ＞３％  （Ｒ２２−Ｒ２１＞３％）
なる条件のうち少なくとも一方を満足することが望ましい。
【００４０】
本実施例では、第１波長を青色帯域、第２波長を赤色帯域、第３波長を緑色帯域としているが、第１〜第３波長は、青色帯域、赤色帯域、緑色帯域の中から自由に選択することができる。しかし、偏光分離素子１０ｃをｐ偏光が透過する場合には、長波長側より短波長側の吸収が大きくなる傾向がある。このため、本実施例の構成のように、短波長側の光をｓ偏光として偏光分離素子１０ｃに入射させ、長波長側の光をｐ偏光として偏光分離素子１０ｃに入射させる方が１０ｃで発生する吸収が少なくなり、好ましい。
【００４１】
また、本実施例では、位相のずれを補正するために位相差板２４ｂ，２４ｇ，２４ｒを用いたが、位相差板は必ずしも必要ではない。
【００４２】
さらに、本実施例では、波長選択性位相差板２３を用いているが、例えば、光源を複数色に分けて色毎に偏光を制御したり、単一の直線偏光のみを射出する光源を用いたりしてもよく、必ずしも波長選択性位相差板は必要ではない。
【００４３】
前述したように、本実施例では、第１の誘電体層３ａは、主として青光に対して増反射層として作用し、第２の誘電体層３ｂは、主として赤光に対して増反射層として作用する。このため、第１の誘電体層３ａの平均物理膜厚ｄＡと、第２の誘電体層３ｂの平均物理膜厚ｄＢは、
ｄＡ＜ｄＢ
なる条件を満足することが望ましい。ここで、平均物理膜厚とは、各誘電体層（３ａ，３ｂ）を構成する１層または複数層の誘電体膜の物理膜厚の平均値である。
【００４４】
なお、上記実施例では、色分離合成光学系を含む反射型液晶プロジェクタについて説明した。しかし、液晶パネル以外の反射型光変調素子であるＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）等を用いたプロジェクタも本発明の他の実施例としての画像表示装置に含まれる。
【００４５】
以下、上述した偏光分離素子１０ｃの具体的な数値例について説明する。
［数値例１］
図３には、数値例１の偏光分離素子を示す。第１および第２のプリズム１，２の屈折率はｎ＝１．６である。ワイヤーグリッド３ｃは、アルミニウムにより形成され、格子間は空気もしくは真空である。また、第１および第２の誘電体層３ａ，３ｂは、屈折率が１．４６のＬ層と２．１２のＨ層とが各誘電体層に隣接するプリズム側からＬＨＬの順で積層された構造を持つ。表１には、各誘電体膜の厚さを、第１のプリズム１側から順に示す。ワイヤーグリッド３ｃのフィリングファクタ（格子幅／周期）は０．５５、格子厚さは５０ｎｍ、格子周期は１００ｎｍである。
【００４６】
ｓ偏光の反射率および吸収損失の波長特性をそれぞれ、図４および図５に示す。これらの図においては、第１の誘電体層３ａ側（第１のプリズム１側）から上述した中心入射方向でｓ偏光が入射した場合（以下、第１の誘電体層３ａ側入射時という）の特性を実線で示す。また、第２の誘電体層３ｃ側（第２のプリズム２側）から中心入射方向でｓ偏光が入射した場合（以下、第２の誘電体層３ｂ側入射時という）の特性を破線で示している。
【００４７】
また、青光の最短波長を４２０ｎｍとし、赤光の最長波長を６７０ｎｍとする。このとき、図４より、青光の最短波長での第１の誘電体層３ａ側入射時の反射率Ｒｂａと第２の誘電体層３ｂ側入射時の反射率Ｒｂｂは、
Ｒｂａ＞Ｒｂｂ
を満足する。
【００４８】
また、赤光の最長波長での第２の誘電体層３ｂ側入射時の反射率Ｒｒａと第２の誘電体層３ｂ側入射時の反射率Ｒｒｂは、
Ｒｒａ＜Ｒｒｂ
を満足する。
【００４９】
さらに、赤色光の最長波長での反射率ＲｒａおよびＲｒｂは、
Ｒｒｂ−Ｒｒａ＞３％
を満足する。
【００５０】
また、図５より、第１の誘電体層３ａ側入射時には、青光の吸収損失が赤光の吸収損失より少ない。しかも、第２の誘電体層３ｂ側入射時には、広い波長帯域にわたっての吸収損失が４％以下と少ない構成になっている。よって、この偏光分離素子を図１における偏光分離素子１０ｃとして用いることで、明るく高コントラストの投射画像が得られるプロジェクタを実現することができる。
［数値例２］
図６には、数値例２の偏光分離素子を示す。第１および第２のプリズム１，２の屈折率はｎ＝１．６である。ワイヤーグリッド３ｃは、アルミニウムにより形成され、格子間は、屈折率が１．４６の誘電体で満たされている。
【００５１】
また、第１および第２の誘電体層３ａ，３ｂは、屈折率が１．４６のＬ層と２．１２のＨ層とが各誘電体層に隣接するプリズム側からＬＨＬの順で積層された構造を持つ。格子間をワイヤーグリッド３ｃに隣接するＬ層と同様の誘電体とすることで、実施例１より簡単に製造可能な構成となっている。表２には、各誘電体膜の厚さを、第１のプリズム１側から順に示す。ワイヤーグリッド３ｃのフィリングファクタは０．４、格子厚さは４０ｎｍ、格子周期は１００ｎｍである。
【００５２】
ｓ偏光の反射率および吸収損失の波長特性をそれぞれ、図７および図８に示す。これらの図においても、第１の誘電体層３ａ側入射時（中心入射方向から入射時）の特性を実線で示し、第２の誘電体層３ｃ側入射時（中心入射方向から入射時）の特性を破線で示す。
【００５３】
また、青光の最短波長を４２０ｎｍとし、赤光の最長波長を６７０ｎｍとする。このとき、図４より、青光の最短波長での第１の誘電体層３ａ側入射時の反射率Ｒｂａと第２の誘電体層３ｂ側入射時の反射率Ｒｂｂは、
Ｒｂａ＞Ｒｂｂ
を満足する。
【００５４】
また、赤光の最長波長での第２の誘電体層３ｂ側入射時の反射率Ｒｒａと第２の誘電体層３ｂ側入射時の反射率Ｒｒｂは、
Ｒｒａ＜Ｒｒｂ
を満足する。
【００５５】
さらに、青色光の最短波長での反射率ＲｂａおよびＲｂｂは、
Ｒｂａ−Ｒｂｂ＞３％
を満足し、赤色光の最長波長での反射率ＲｒａおよびＲｒｂは、
Ｒｒｂ−Ｒｒａ＞３％
を満足する。
【００５６】
また、図８より、第１の誘電体層３ａ側入射時には、青光の吸収損失が赤色光の吸収損失より少ない。しかも、第２の誘電体層３ｂ側入射時には、赤光の吸収損失が青光の吸収損失より少ない。よって、この偏光分離素子を図１における偏光分離素子１０ｃとして用いることで、明るく高コントラストの投射画像が得られるプロジェクタを実現することができる。
［比較例１］
図９には、比較例１としての偏光分離素子のｓ偏光に対する反射率の波長特性を示す。この比較例は、偏光分離部がワイヤーグリッドのみにより構成されている。ワイヤーグリッドはアルミニウムからなり、格子間は空気もしくは真空である。フィリングファクタは０．４、格子厚さは１００ｎｍ、格子周期は１００ｎｍである。
【００５７】
図９でも、プリズム１側から上述した中心入射方向で入射したとき（実施例の第１の誘電体層側入射時に相当する）の特性を実線で示し、プリズム２側から上述した中心入射方向で入射したとき（実施例の第２の誘電体層側入射時に相当する）の特性を破線で示す。ただし、本比較例の構成では、プリズム１側から入射した場合とプリズム２側から入射した場合の特性は同等であるため、図８では実線と破線が重なって見えている。 本比較例では、ｓ偏光に対する反射率は９０％程度であり、第１および第２の誘電体層３ａ，３ｂとワイヤーグリッド３ｃとを組み合わせた実施例（数値例１，２）と比較して反射率が低いことが分かる。
【００５８】
ここで、ワイヤーグリッドの反射率および透過率は格子厚さに依存するため、本比較例のワイヤーグリッドの格子厚を変化させた場合の、青光の中心波長４６０ｎｍおよび赤色光の中心波長６２０ｎｍでのｓ偏光に対する反射率を図１０に示す。この図より、格子厚さが１００ｎｍ程度までは格子厚さを大きくすることでｓ偏光の反射率が上がるが、それ以上格子厚さを大きくしても反射率は約９０％と格子厚さによらずに一定となることが分かる。よって、ワイヤーグリッドだけの構成では、実施例のような高いｓ偏光に対する反射率を実現することは困難である。
【００５９】
【表１】
2013250322.tif 000003
【００６０】
【表２】
2013250322.tif 000004
【００６１】
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
明るく高コントラストの画像を表示可能なプロジェクタ等の画像表示装置を提供できる。
【符号の説明】
【００６３】
３  偏光分離部
３ａ  第１の誘電体層
３ｂ  第２の誘電体層
３ｃ  ワイヤーグリッド
１０ｃ  偏光分離素子
２５ｂ，２５ｂ，２５ｒ  反射型液晶パネル
１００  液晶プロジェクタ
【図６】
2013250322.tif 000005
【図１】
2013250322.tif 000006
【図２】
2013250322.tif 000007
【図３】
2013250322.tif 000008
【図４】
2013250322.tif 000009
【図５】
2013250322.tif 000010
【図７】
2013250322.tif 000011
【図８】
2013250322.tif 000012
【図９】
2013250322.tif 000013
【図１０】
2013250322.tif 000014