(57)【要約】      （修正有）【課題】偏光分離素子への入射光による接着材への影響を抑制することが可能な色分離合成系及び投射型表示装置を提供する。【解決手段】色分離光学系が、第２の偏光ビームスプリッター１５を備える。第２の偏光ビームスプリッター１５は、入射側から赤色用表示素子１０Ｒへ順に、第１のプリズム１５１と、偏光分離膜１５３と、接着剤１５５と、第２のプリズム１５２と、を備えている。そして、青色光は、第１のプリズム１５１と偏光分離膜１５３を介して青色用表示素子１０Ｂに導かれる。一方、赤色光は、第１のプリズム１５１と偏光分離膜１５３と接着剤１５５と第２のプリズム１５２とを介して赤色用表示素子１０Ｒに導かれる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光のうち第１の色光を第１の光変調素子に導くとともに、前記第１の色光とは波長が異なる第２の色光を第２の光変調素子に導く偏光分離素子を備える色分離光学系であって、
前記偏光分離素子は、前記偏光分離素子の入射側から前記第２の光変調素子へ順に、第１のプリズム部材と、入射光の偏光方向に応じて前記入射光を反射あるいは透過する偏光分離膜と、接着剤と、第２のプリズム部材と、を備えており、
前記第１の色光は、前記第１のプリズム部材と前記偏光分離膜を介して前記第１の光変調素子に導かれ、前記第２の色光は、前記第１のプリズム部材と前記偏光分離膜と前記接着剤と前記第２のプリズム部材とを介して前記第２の光変調素子に導かれる、
ことを特徴とする色分離光学系。
【請求項２】
前記接着剤と前記第２のプリズム部材との間には、反射防止膜が設けられている、
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】
前記第１の色光が前記偏光分離膜で反射されて前記第１の光変調素子に導かれるとともに、前記第２の色光が前記偏光分離膜を透過して前記第２の光変調素子に導かれるように構成されており、
前記第１の色光の波長は、前記第２の色光の波長よりも短い、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の色分離光学系。
【請求項４】
前記第１の色光は、青色の波長帯域の光である、
ことを特徴とする請求項３に記載の色分離光学系。
【請求項５】
前記第２のプリズムの屈折率をｎ１とし、前記接着剤の屈折率をｎ２とし、
前記第２プリズムと前記接着剤との界面における前記第２プリズムからの光の前記界面に対する入射角度をαとし、前記界面からの出射角度をβとするとき、
｛（ｎ１ｃｏｓα−ｎ２ｃｏｓβ）／（ｎ１ｃｏｓα＋ｎ２ｃｏｓβ）｝＾２≧０．０１
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色分離光学系。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の色分離光学系と、
前記光源からの光を前記色分離光学系に導く照明光学系と、
前記第１の光変調素子と、
前記第２の光変調素子と、
前記第１の色光及び前記第２の色光とは波長が異なる第３の色光が入射する第３の光変調素子と、
前記第１の光変調素子からの光と、前記第２の光変調素子からの光と、前記第３の光変調素子からの光を合成して投射光学系に導く色合成素子と、を備える、
ことを特徴とする投射型表示装置。
【請求項７】
前記色合成素子は、前記第１の色光及び前記第３の色光を偏光方向に依らずに透過あるいは反射させ、前記第２の色光を偏光方向に依って透過あるいは反射させる特性を有しており、
前記色分離光学系は、前記第２の光変調素子から前記偏光分離膜を介して前記色合成素子に導かれる光はＳ偏光光となるように構成されており、
前記第２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６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、色分離光学系及び投射型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、反射型液晶表示素子（光変調素子）と偏光ビームスプリッター（偏光分離素子）を用いたプロジェクター（投射型表示装置）が開発されている。このようなプロジェクターとして特許文献１及び特許文献２に記載のプロジェクターが知られている。
【０００３】
特許文献１には、偏光ビームスプリッターを構成する２つのプリズムを接合する接着剤とプリズムとの屈折率差による、プリズムと接着剤との間の界面での反射を抑制するために、偏光分離膜の入射側に反射防止膜を設けた構成が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、プロジェクターの小型化のために、青光路及び赤光路において１つの偏光ビームスプリッターを共有した構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２５８４２２号公報
【特許文献２】特開２０１３−２２８５６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、特許文献１に記載の偏光ビームスプリッターを特許文献２に記載のプロジェクターに適用した構成を考える。このような構成であっても、前述のように偏光ビームスプリッターの接着剤と硝材の屈折率の差によって生じる反射光の量を抑制することが可能となる。
【０００７】
また、上記の構成では、青色光及び赤色光用の偏光ビームスプリッターに入射した青色光及び赤色光が、各色光用の反射型表示素子を介して投射光学系あるいは光源に導かれるまでに、偏光ビームスプリッターの接着剤を透過する回数は少ない方が好ましい。これは、接着剤を光が透過することによって接着剤が光を吸収し、その結果接着剤が熱で劣化してしまうことを抑制するためである。
【０００８】
言い換えれば、偏光分離素子への入射光による接着層への影響を抑制することが好ましい。しかしながら、特許文献１及び特許文献２には、偏光分離素子への入射光による接着層への影響を抑制する技術に関する開示は無い。
【０００９】
そこで、本発明は、偏光分離素子への入射光による接着材への影響を抑制することが可能な色分離光学系及び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】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明の色分離光学系は、
光源からの光のうち第１の色光を第１の光変調素子に導くとともに、前記第１の色光とは波長が異なる第２の色光を第２の光変調素子に導く偏光分離素子を備える色分離光学系であって、
前記偏光分離素子は、前記偏光分離素子の入射側から前記第２の光変調素子へ順に、第１のプリズム部材と、入射光の偏光方向に応じて前記入射光を反射あるいは透過する偏光分離膜と、接着剤と、第２のプリズム部材と、を備えており、
前記第１の色光は、前記第１のプリズム部材と前記偏光分離膜を介して前記第１の光変調素子に導かれ、前記第２の色光は、前記第１のプリズム部材と前記偏光分離膜と前記接着剤と前記第２のプリズム部材とを介して前記第２の光変調素子に導かれる、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、偏光分離素子への入射光による接着層への影響を抑制することが可能な色分離光学系及び投射型表示装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】投射型表示装置の構成を示す図
【図２】合成プリズム１７の特性図
【図３】第２の偏光ビームスプリッター１５の詳細図
【図４】第１比較例の構成を示す図
【図５】第２比較例の構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の相対配置などは、この発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、本発明は後述の実施の形態に限定されず、その要旨の範囲内で様々な変形及び変更が可能である。
【００１４】
〔第１実施例〕
（投射型表示装置の構成）
図１を用いて、本発明の第１実施例としての色分離光学系３００を搭載可能なプロジェクターの構成について説明する。なお、図１には説明を容易にするため投射型表示装置の基本的な構成部品のみしか描いていないが、熱線カットフィルタや、偏光板等を有する構成としても構わない。
【００１５】
（光源部１００の構成）
発光管２内の光源（発光部）１から射出した光束は放物面リフレクタ３によって略平行光となって射出される。光源１からリフレクタ３で光源部１００（光源）を構成している。
【００１６】
（照明光学系２００の構成）
光源部１００から射出された光は、第１フライアイレンズ（小さな球面レンズが２次元的に配列されたレンズアレイ）４によって分割及び集光される。
【００１７】
各々の分割光束は第２フライアイレンズ５近傍に集光され、光源の像（２次光源像）を作る。すなわち、第１フライアイレンズ４および第２フライアイレンズ５が光束を分割する手段である。これらのフライアイレンズ４、５を構成する小レンズは、被照明面である後述の反射型液晶表示素子１０（赤色用表示素子１０Ｒ、緑色用表示素子１０Ｇ、青色用表示素子１０Ｂ）と相似の形状をした矩形レンズ形状をしている。また、第１フライアイレンズ４の各小レンズは後述する反射型液晶表示素子１０の位置と光学的に略共役になっている。
【００１８】
第２フライアイレンズ５を射出した分割光束は、非偏光光を直線偏光光に変換する偏光変換素子６によって、Ｐ偏光光に変換される。Ｐ偏光光に変換された分割光束はコンデンサーレンズ７によって重畳され、反射型液晶表示素子１０を重畳的に照明する。第１フライアイレンズ４からコンデンサーレンズ７で照明光学系２００が構成される。
【００１９】
（色分離光学系３００の構成）
照明光学系２００のコンデンサーレンズ７から射出されたＰ偏光光は、ダイクロイックミラー８に入射する。図１に示すダイクロイックミラー８は青（Ｂ）と赤（Ｒ）色光を反射し、緑（Ｇ）色光を透過するダイクロイックミラーである。
【００２０】
９はＰ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する第１の偏光ビームスプリッターであり、偏光分離面を有する。
【００２１】
１０Ｒ、１０Ｇは入射した光を反射するとともに画像変調する赤用の反射型液晶表示素子（赤色用表示素子、第２の光変調素子）、緑用の反射型液晶表示素子（緑色用表示素子、第３の光変調素子）である。そして、１０Ｂは、青用の反射型液晶表示素子（青色用表示素子、第１の光変調素子）である。
【００２２】
１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂはそれぞれ、赤用の１／４波長板、緑用の１／４波長板、青用の１／４波長板である。１２はＳ偏光を透過するＧ用の出射側偏光板Ｇである。１３は入射側偏光板であり、Ｐ偏光光を透過する。１４はＢの光の偏光方向を９０度変換し、Ｒの光の偏光方向は変換しない色選択性位相差板Ａである。１５はＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する第２の偏光ビームスプリッターであり、偏光分離面を有する。
【００２３】
１６は１／２波長板であり、Ｓ偏光をＰ偏光へ、Ｐ偏光をＳ偏光に変換する。合成プリズム（色合成素子）１７は図２のような特性も持っており、青及び緑色光ではダイクロイックミラー、Ｒの色光ではＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する偏光ビームスプリッターの特性をもつプリズムである。
【００２４】
以上のダイクロイックミラー８から合成プリズム１７により、色分解合成光学系３００が構成される。
【００２５】
（投射レンズ１８の構成）
１８は投射レンズ（投射光学系）であり、光源部、照明光学系、色分解合成光学系および投射レンズにより画像表示光学系が構成される。なお、投射レンズ１８は、プロジェクターに対して着脱可能に構成されていても良い。
【００２６】
（白表示における各色光の光路）
次に、コンデンサーレンズ７以降の光学的な作用を説明する。
【００２７】
まず、緑色光（緑の波長帯域の光）の光路について説明する。ダイクロイックミラー８を透過したＰ偏光光の緑色光は第１の偏光ビームスプリッター９に入射して偏光分離面を透過し、緑色用表示素子１０Ｇへと至る。緑色用表示素子１０Ｇにおいては、緑色光が画像変調されて反射される。画像変調された緑色の反射光のうちＰ偏光成分あるいは画像変調されなかった緑色光は、再び第１の偏光ビームスプリッター９の偏光分離面を透過して光源側に戻され、投射光から除去される。
【００２８】
一方、画像変調された緑色の反射光のうちＳ偏光成分は、第１の偏光ビームスプリッター９の偏光分離面で反射、Ｓ偏光を透過する出側偏光板Ｇ１２を透過し、投射光として合成プリズム１７に向かう。その後、合成プリズム１７で反射されて投射レンズ１８へと至る。このとき、すべての偏光成分をＰ偏光に変換した状態（黒を表示した状態）において、第１の偏光ビームスプリッター９と緑色用表示素子１０Ｇとの間に設けられた１／４波長板１１Ｇの遅相軸を所定の方向に調整することが好ましい。これにより、第１の偏光ビームスプリッター９と緑色用表示素子１０Ｇで発生する偏光状態の乱れの影響を小さく抑えることができる。
【００２９】
次に、赤及び青色光の光路について説明する。
【００３０】
ダイクロイックミラー８を反射したＰ偏光光の赤及び青色光（赤の波長帯域の光、青の波長帯域の光）は、Ｐ偏光光を透過する入射側偏光板１３に入射する。そして赤及び青色光は、入射側偏光板１３から出射した後、色選択性位相差板Ａ１４に入射する。色選択性位相差板Ａ１４は、青色光のみ偏光方向を９０度回転する作用を持っており、これにより青色光はＳ偏光として、赤色光はＰ偏光として第２の偏光ビームスプリッター１５に入射する。Ｓ偏光として第２の偏光ビームスプリッター１５に入射した青色光は、第２の偏光ビームスプリッター１５の偏光分離面で反射され、青色用表示素子１０Ｂへと至る。また、Ｐ偏光として第２の偏光ビームスプリッター１５に入射した赤色光は、第２の偏光ビームスプリッター１５の偏光分離面を透過して赤色用表示素子１０Ｒへと至る。
【００３１】
青色用表示素子１０Ｂに入射した青色光は画像変調されて反射される。画像変調された青色の反射光のうちＳ偏光成分及び画像変調されなかった青色光は、再び第２の偏光ビームスプリッター１５の偏光分離面で反射されて光源側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調された青色の反射光のうちＰ偏光成分は第２の偏光ビームスプリッター１５の偏光分離面を透過して投射光として１／２波長板１６に向かう。
【００３２】
また、赤色用表示素子１０Ｒに入射した赤色光は画像変調されて反射される。画像変調された赤の反射光のうちＰ偏光成分及び画像変調されなかった赤色光は、再び第２の偏光ビームスプリッター１５の偏光分離面を透過して光源側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調された赤の反射光のうちＳ偏光成分は第２の偏光ビームスプリッター１５の偏光分離面で反射して投射光として１／２波長板１６に向かう。
【００３３】
このとき、第２の偏光ビームスプリッター１５と青色及び赤色用表示素子１０Ｂ、１０Ｒの間に設けられた１／４波長板１１Ｂ、１１Ｒの遅相軸を調整することにより、緑色光の場合と同じように、赤色光、青色光それぞれの黒の表示の調整を行うことができる。
【００３４】
こうして１つの光束に合成され、第２の偏光ビームスプリッター１５から出射した赤及び青色光のうち、青色光はＰ偏光、赤色光はＳ偏光で１／２波長板１６に入射し、青色光はＳ偏光に、赤色光はＰ偏光に変換され、合成プリズム１７に入射する。
【００３５】
そして、赤色と青色の投射光は合成プリズム１７を透過し、緑色光と合成されて投射レンズ１８に至り、投射レンズ１８によってスクリーンなどの被投射面に拡大投影される。
【００３６】
（黒表示における各色光の光路）
以上説明した光路は反射型液晶表示素子が白表示の場合である為、以下に反射型液晶表示素子が黒表示の場合での光路を説明する。
【００３７】
まず、緑色光の光路について説明する。
【００３８】
ダイクロイックミラー８を透過した緑色光のＰ偏光光は第１の偏光ビームスプリッター９に入射して偏光分離面で透過し、緑色用表示素子１０Ｇへと至る。緑色用表示素子１０Ｇが黒表示の為、緑色光は画像変調されないまま反射される。従って、緑色用表示素子１０Ｇで反射された後も緑色光はＰ偏光光のままである為、再び第１の偏光ビームスプリッター９の偏光分離面で透過し、光源側に戻され、投射光から除去される。
【００３９】
次に、赤色光と青色光の光路について説明する。
【００４０】
ダイクロイックミラー８を反射した赤及び青色光は、Ｐ偏光光を透過する入射側偏光板１３に入射する。そして赤及び青色光は、入射側偏光板１３から出射した後、色選択性位相差板Ａ１４に入射する。色選択性位相差板Ａ１４は、青色光のみ偏光方向を９０度回転する作用を持っており、これにより青色光はＳ偏光として、赤色光はＰ偏光として第２の偏光ビームスプリッター１５に入射する。Ｓ偏光として第２の偏光ビームスプリッター１５に入射した青色光は、第２の偏光ビームスプリッター１５の偏光分離面で反射され、青色用表示素子１０Ｂへと至る。また、Ｐ偏光として第２の偏光ビームスプリッター１５に入射した赤色光は、第２の偏光ビームスプリッター１５の偏光分離面を透過して赤色用表示素子１０Ｒへと至る。
【００４１】
ここで、青色用表示素子１０Ｂは黒表示の為、青色用表示素子１０Ｂに入射した青色光は画像変調されないまま反射される。従って、青色用表示素子１０Ｂで反射された後も青色光はＳ偏光光のままである為、再び第２の偏光ビームスプリッター１５の偏光分離面で反射する。そして、色選択性位相差板Ａ１４により、Ｐ偏光に変換され、入射側偏光板１３を通過して光源側に戻され、投射光から除去される為、黒表示となる。
【００４２】
一方、赤色用表示素子１０Ｒに入射した赤色光は赤色用表示素子１０Ｒが黒表示の為、画像変調されないまま反射される。従って、赤色用表示素子１０Ｒで反射された後も赤色光はＰ偏光光のままである為、再び第２の偏光ビームスプリッター１５の偏光分離面を透過し、色選択性位相差板Ａ１４、入射側偏光板１３を透過して光源側に戻されて投射光から除去される。
【００４３】
以上が、３枚の反射型液晶表示素子を使用した投射型画像表示装置での光学構成である。なお、この第１実施例においては、反射型液晶表示素子が３枚ある実施例を示したが、この数は３枚に限らず、２枚でも４枚でも構わない。
【００４４】
なお、偏光分離面では完全にＳ偏光光が反射されて、Ｐ偏光光が透過するわけではなく、一部のＳ偏光光は偏光分離面を透過し、一部のＰ偏光光は偏光分離面で反射されてしまう。このような所望の光路とは異なる光路に進んでしまう光を漏れ光という。また、一般的な偏光分離面はＳ偏光光を反射する特性はＰ偏光光を透過する特性よりも優れており、Ｐ偏光光の漏れ光はＳ偏光光の漏れ光よりも多くなる傾向がある。
【００４５】
そこで、本実施例においては、合成プリズム１７は、青色光（第１の色光）及び緑色光（第３の色光）を偏光方向に依らずに透過あるいは反射させ、赤色光（第２の色光）を偏光方向に依って透過あるいは反射させる特性を有している。さらに、色分離光学系３００は、赤色光用の表示素子１０Ｒから後述の偏光分離膜１５３を介して合成プリズム１７に導かれる光がＳ偏光光となるように構成されている。そして、赤色光の比視感度は、青色光の比視感度よりも高い。
【００４６】
このような構成により、前述の黒表示時に生じる赤色光のＰ偏光光の漏れ光は１／２波長板１６によってＳ偏光光となって合成プリズム１７で反射される。つまり、黒表示において赤色光は第２の偏光ビームスプリッター１５と合成プリズム１７の両方で検光されるため、青色光よりも比視感度の高い赤色光の漏れ光の量を低減することが可能となる。
【００４７】
なお、青色光については黒表示時において青色用表示素子１０ＢからＳ偏光光で偏光分離膜１５３に入射するため漏れ光の量が少ない。
【００４８】
（第２の偏光ビームスプリッター１５の構成）
図３を用いて、本実施例における第２の偏光ビームスプリッター１５について説明する。
【００４９】
図３に示すとおり、第２の偏光ビームスプリッター（偏光分離素子）１５は、光源部１００からの光を青色用表示素子（第１の光変調素子）１０Ｂに導く第１のプリズム（第１のプリズム部材）１５１を備える。また、第２の偏光ビームスプリッター１５は、第１のプリズム１５１からの光を赤色用表示素子（第２の光変調素子）１０Ｒに導く第２のプリズム（第２のプリズム部材）１５２を備えている。さらに、第２の偏光ビームスプリッター１５は、第１のプリズム１５１と第２のプリズム１５２とを接合する接着剤１５５を備えている。
【００５０】
そして、第１のプリズム１５１と接着剤１５５との間には、入射光の偏光方向に応じて入射光を反射あるいは透過する偏光分離膜１５３が設けられている。さらに、第２のプリズム１５２と接着剤１５５との間には反射防止膜１５４が設けられている。
【００５１】
言い換えれば、第２の偏光ビームスプリッター１５は、接着剤１５５にて接合された第１のプリズム１５１および第２のプリズム１５２を備えている。そして、第１のプリズム１５１における第２のプリズム部材と相対する面に偏光分離膜１５３が形成され、第２のプリズム１５２における第１のプリズム１５１と相対する面に反射防止膜１５４が形成されている。さらに、接着剤１５５が偏光分離膜１５３と反射防止膜１５４との間に配置され、照明光が入射してくる色選択性位相差板Ａ１４側に第１のプリズム１５１が配置されている。
【００５２】
さらに言い換えれば、第２の偏光ビームスプリッター１５は、第２の偏光ビームスプリッター１５の入射側から赤色用表示素子１０Ｒへ順に、以下のものを備えている。すなわち、第１のプリズム１５１と、入射光の偏光方向に応じて入射光を反射あるいは透過する偏光分離膜１５３と、接着剤１５５と、第２のプリズム１５２である。
【００５３】
そして、青色光は、第１のプリズム１５１と偏光分離膜１５３を介して青色用表示素子１０Ｂに導かれる。一方、赤色光は、第１のプリズム１５１と偏光分離膜１５３と接着剤１５５と第２のプリズム１５２とを介して赤色用表示素子に導かれる。
【００５４】
（第１比較例の構成）
図４を用いて、第１比較例における第２の偏光ビームスプリッター１５の構成について説明する。本比較例においては、前述の本発明の第１実施例とは異なり、接着剤１５５と第２のプリズム１５２との間に偏光分離膜１５３が設けられている。
【００５５】
（本実施例と第１比較例との比較）
図３及び図４を用いて本実施例と第１比較例に示す構成とを比較する。
【００５６】
色選択性位相差板Ａ１４を透過した青及び赤色光は、青色光（第１の色光）はＳ偏光として、赤色光（第２の色光）はＰ偏光として第２の偏光ビームスプリッター１５に入射する。このため、Ｂの色光は偏光分離膜１５３で反射されて青色用１／４波長板１１Ｂを介して青色用表示素子１０Ｂに入射し、赤色光は偏光分離膜１５３を透過して赤色用１／４波長板１１Ｒを介して青色用表示素子１０Ｒに入射する。
【００５７】
まず、白表示において本実施例と第１比較例とを比較する。なお、白表示とは、表示素子１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂが入射光の偏光方向を９０度変換して射出する場合を意味する。
【００５８】
図３に示す本実施例の場合、青色光は、色選択性位相板Ａ１４から青色用表示素子１０Ｂに入射するまでは接着剤１５５を介さず（透過せず）、青色用表示素子１０Ｂからの射出光路においては接着剤１５５を介する。赤色光は、色選択性位相板１４から赤色用表示素子１０Ｒに入射するまでは接着剤１５５を介し、赤色用表示素子１０Ｒからの射出光路においても接着剤１５５を介する。
【００５９】
すなわち、白表示において本実施例では青色光は接着剤１５５に１回入射し（透過し）、赤色光は接着剤１５５に３回入射する。なお、本発明の各実施例でいう接着剤１５５への入射回数（透過回数）は以下の通りである。すなわち、ある光が接着剤１５５に入射した後に偏光分離膜１５３などで反射されずに接着剤１５５から出射する場合には１回とする。また、ある光が接着剤１５５に入射した後に偏光分離膜１５３で反射されて接着剤１５５から出射する場合には２回とする。
【００６０】
次に、図４に示す第１比較例の場合、青色光は、色選択性位相板Ａ１４から青色用表示素子１０Ｂに入射するまでは接着剤１５５に入射し、偏光分離膜１５３で反射されて、再度接着剤１５５に入射する。青色用表示素子１０Ｂからの射出光路においても接着剤１５５を介する。赤色光は、色選択性位相板１４から赤色用表示素子１０Ｒに入射するまでは接着剤１５５を介し、赤色用表示素子１０Ｒからの射出光路においては接着剤１５５を介さない。
【００６１】
すなわち、白表示において第１比較例では青色光は接着剤１５５に３回入射し、赤色光は接着剤１５５に１回入射する。
【００６２】
このように、白表示において本実施例と第１比較例において青色光及び赤色光が接着剤１５５に入射する回数の合計は等しい。しかしながら、本実施例においては第１比較例と比較して、青色光が接着剤１５５に入射する回数が少ない。すなわち、本実施例においては、赤色光よりも波長が短いために接着剤１５５に吸収されやすい青色光が接着剤１５５に入射する回数を第１比較例よりも少なくすることができる。このため、偏光分離素子への入射光による接着材への影響、言い換えれば接着剤の劣化を抑制することができる。
【００６３】
具体的には、接着剤が吸収する光の光量を低下させ、接着材が熱で劣化することを抑制することができる。接着剤が劣化すると、接着剤が黒色化してスクリーンに導かれる光の光量が減ってしまう。このため、本実施例に記載の構成を用いることで、長時間使用しても、スクリーンに導かれる光の光量の減少を抑制することができる。
【００６４】
このように、Ｂの色光（第１の色光）が偏光分離膜１５３で反射されて青色用表示素子１０Ｂに導かれるとともに、Ｒの色光（第２の色光）が偏光分離膜１５３を透過して赤色用表示素子１０Ｒに導かれるように構成されている。すなわち、第１の色光の波長は、第２の色光の波長よりも短い。
【００６５】
次に、黒表示において本実施例と第１比較例とを比較する。なお、黒表示とは、表示素子１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂが入射光の偏光方向を変換せずに射出する場合を意味する。
【００６６】
図３に示す本実施例の場合、青色光は、色選択性位相板Ａ１４から青色用表示素子１０Ｂに入射するまでは接着剤１５５を介さず、青色用表示素子１０Ｂからの射出光路においても接着剤１５５を介さない。赤色光は、色選択性位相板１４から赤色用表示素子１０Ｒに入射するまでは接着剤１５５を介し、赤色用表示素子１０Ｒからの射出光路においても接着剤１５５を介する。
【００６７】
すなわち、黒表示において本実施例では青色光は接着剤１５５に入射せず、赤色光は接着剤１５５に２回入射する。
【００６８】
次に、図４に示す第１比較例の場合、青色光は、色選択性位相板Ａ１４から青色用表示素子１０Ｂに入射するまでは接着剤１５５に入射し、偏光分離膜１５３で反射されて再度接着剤１５５に入射する。青色用表示素子１０Ｂからの射出光路においても接着剤１５５を介する。赤色光は、色選択性位相板１４から赤色用表示素子１０Ｒに入射するまでは接着剤１５５を介し、赤色用表示素子１０Ｒからの射出光路においても接着剤１５５を介する。
【００６９】
すなわち、黒表示において第１比較例では青色光は接着剤１５５に４回入射し、赤色光は接着剤１５５に２回入射する。
【００７０】
このように、黒表示において、本実施例は第１比較例よりも青色光及び赤色光が接着剤１５５に入射する回数の合計を少なくすることができる。特に、黒表示において本実施例は青色光が接着剤１５５に入射させずに済む。すなわち、本実施例においては、赤色光よりも接着剤１５５に吸収されやすい青色光が接着剤１５５に入射する回数を第１比較例よりも少なくすることができる。このため、偏光分離素子への入射光による接着材への影響を抑制することができる。
【００７１】
上記のように、本実施例によれば、偏光分離素子への入射光による接着材への影響を抑制することができる。特に、赤色光よりも接着剤１５５に吸収されやすい青色光が接着剤１５５に入射する回数の増加を抑制することができ、接着剤１５５の劣化による第２の偏光ビームスプリッター１５の偏光分離特性の悪化を抑制することができる。このため、より耐久性の高い偏光分離素子を実現することができる。
【００７２】
（第２比較例の構成）
図５を用いて、第２比較例における第２の偏光ビームスプリッター１５の構成について説明する。本比較例においては、前述の本発明の第１実施例とは異なり、接着剤１５５と第２のプリズム１５２との間に反射防止膜１５４が設けられていない。
【００７３】
（本実施例と第２比較例との比較）
図３及び図５を用いて本実施例と第２比較例に示す構成とを比較する。
【００７４】
ここで、一般に、可視光帯域全体での偏光分離に適し、入射光に対して４５度傾いた偏光分離膜を備えた偏光ビームスプリッターのプリズム部材に適した硝材の屈折率は１．８程度である。また、プリズム部材の接合に適した接着剤の屈折率は１．５程度である。このため、第２のプリズム１５２の屈折率と接着剤１５５の屈折率が異なることが多い。
【００７５】
このように第２のプリズム１５２と接着剤１５５の屈折率が異なる第２実施例においては、接着剤１５５と第２のプリズム１５２との間に反射防止膜が設けられていない。このため、第２のプリズム１５２と接着剤１５５との間に界面が生じ、赤色用表示素子１０ＲからのＳ偏光光のうちの一部が第２のプリズム１５２の屈折率と接着剤１５５との間で反射されてしまう。
【００７６】
なお、Ｓ偏光光の反射率Ｒｓは以下のフレネルの式から求めることができる。
Ｒｓ＝｛（ｎ１ｃｏｓα−ｎ２ｃｏｓβ）／（ｎ１ｃｏｓα＋ｎ２ｃｏｓβ）｝＾２                                                                         （１）
【００７７】
ただし、ｎ１は第２のプリズム１５２の屈折率であり、ｎ２は接着剤１５５の屈折率である。そして、αは第２のプリズム１５２から、第２のプリズム１５２と接着剤１５５との間の界面に入射する光の入射角度であり、βは第２のプリズム１５２と接着剤１５５との間の界面から出射する光の出射角度である。なお、出射角度βは以下に示すスネルの法則から求めることができる。
ｎ１ｓｉｎα＝ｎ２ｓｉｎβ      （２）
【００７８】
本実施例においてｎ１＝１．８０、ｎ２＝１．５２であり、α＝４５．０、β＝５６．９であり、Ｒｓ＝０．０４である。すなわち、本実施例においては赤色表示素子１０Ｒからの光の約４％が第２のプリズム１５２と接着剤１５５との間の界面で反射される。
【００７９】
第２のプリズム１５２と接着剤１５５との間の界面で反射されたＳ偏光光は、図５に点線で示すように、図５に実線で示す偏光分離膜１５３で反射された光の光路とは異なる光路で投射光学系によって被投射面に導かれる。この結果、像が複数に分かれてしまい、解像力の低下につながってしまう。
【００８０】
そこで、本実施例においては、第２のプリズム１５２と接着剤１５５との間に反射防止膜１５４を設けている。これにより、前述のように第２のプリズム１５２と接着剤１５５の屈折率が異なる偏光分離素子において、第２のプリズム１５２と接着剤１５５との間の界面で生じる反射を抑制することが可能となり、前述の解像力の低下を抑制することができる。
【００８１】
言い換えれば、第２のプリズム１５２と接着剤１５５との間に反射防止膜１５４を設ける構成は、以下の条件を満足する偏光分離素子において特に有効である。
｛（ｎ１ｃｏｓα−ｎ２ｃｏｓβ）／（ｎ１ｃｏｓα＋ｎ２ｃｏｓβ）｝＾２≧０．０１                                                                      （３）
【００８２】
このように、本実施例によれば、第１のプリズム１５１と接着剤１５５との間に入射光の偏光方向に応じて入射光を反射あるいは透過する偏光分離膜１５３を設けることで、偏光分離素子への入射光による接着材への影響を抑制することができる。さらに、接着剤１５５と第２のプリズム部材１５２との間に反射防止膜１５４を設けることで、解像力の低下を抑制することができる。すなわち、本実施例によれば耐久性と高解像の両立を図ることができる。
【００８３】
〔他の実施形態〕
前述の第１実施例において、緑色用表示素子１０Ｇが第１の偏光ビームスプリッター９を透過した方向に設けられた構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。緑色用表示素子１０Ｇが第１の偏光ビームスプリッター１０Ｇで反射された方向に設けられた構成であってもよい。さらに、青色用表示素子１０Ｂと赤色用表示素子１０Ｒの位置が逆にし、色選択性位相差板Ａ１４及び合成プリズム１７の特性を前述の第１実施例における構成から偏光してもよい
【符号の説明】
【００８４】
１０Ｂ  青色用表示素子（第１の光変調素子）
１０Ｒ  赤色用表示素子（第２の光変調素子）
１５  第２の偏光ビームスプリッター（偏光分離素子）
１００  光源部（光源）
１５１  第１のプリズム（第１のプリズム部材）
１５２  第２のプリズム（第２のプリズム部材）
１５３  偏光分離膜
１５４  反射防止膜
１５５  接着剤
３００  色分離光学系
【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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