(57)【要約】【課題】実用性を有しコストアップを招くことなく容易に製造可能な位相差板を提供する。【解決手段】入射面６２に入射光Ｌ１が−１０°〜＋１０°の入射角度で入射される状態で、かつ、光学軸方位角θ１が略４５°となる状態で設置される位相差板６を、水晶からＹカットで切り出した水晶板を基にして、板厚ｄが２１．２μｍ〜３５．６μｍの１枚の板状に形成した。位相差板６を１枚の板状にしているので、貼り合わせる必要がなく、部品点数が多くなることもない。位相差板６の板厚ｄを２１．２μｍ〜３５．６μｍに設定しているので、位相差板６を上記の条件で設置したときの三色波長帯での三色偏光変換効率を０．８以上にすることができ、プロジェクタに利用した場合でも、三色波長帯の入射光Ｌ１を０．８以上の三色偏光変換効率で偏光光に変換することができる。【選択図】図１
2009103863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射面に入射光が−１０°〜＋１０°の入射角度で入射される状態で、かつ、光学軸方位角が略４５°となる状態で設置される位相差板であって、
水晶からＹカットで切り出した水晶により形成され、板厚が２１．２μｍ〜３５．６μｍの１枚の板状に形成されたことを特徴とする位相差板。
【請求項２】
入射面に入射光が−１０°〜＋１０°の入射角度で入射される状態で、かつ、光学軸方位角が略４５°となる状態で設置され、波長が４００ｎｍ〜５００ｎｍの前記入射光に対して適用される位相差板であって、
水晶からＹカットで切り出した水晶により形成され、板厚が１６．８μｍ〜３０．４μｍの１枚の板状に形成されたことを特徴とする位相差板。
【請求項３】
入射面に入射光が−１０°〜＋１０°の入射角度で入射される状態で、かつ、光学軸方位角が略４５°となる状態で設置され、波長が５００ｎｍ〜６００ｎｍの前記入射光に対して適用される位相差板であって、
水晶からＹカットで切り出した水晶により形成され、板厚が２１．２μｍ〜３８．４μｍの１枚の板状に形成されたことを特徴とする位相差板。
【請求項４】
入射面に入射光が−１０°〜＋１０°の入射角度で入射される状態で、かつ、光学軸方位角が略４５°となる状態で設置され、波長が６００ｎｍ〜７００ｎｍの前記入射光に対して適用される位相差板であって、
水晶からＹカットで切り出した水晶により形成され、板厚が２５．５μｍ〜４６．５μｍの１枚の板状に形成されたことを特徴とする位相差板。
【請求項５】
光源装置と、この光源装置から射出され、偏光分離素子で分離された一方の光を偏光光に変換する請求項１から請求項４のいずれかに記載の位相差板と、前記偏光分離素子と前記位相差板とからなる偏光変換素子と、この偏光変換素子で形成された偏光光を画像情報に応じて変調して光学像を形成する光変調装置と、この光変調装置にて形成された光学像を拡大投射する投射光学装置とを備え、
前記位相差板は、前記光源装置から射出され、前記偏光分離素子で分離された入射光が、入射面に−１０°〜＋１０°の入射角度で入射される状態で、かつ、光学軸方位角が略４５°となる状態で設置されたことを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶板を基に形成された位相差板及びプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶プロジェクタ等において、光源からの入射角の偏光をそろえる偏光変換素子に用いられる光学素子として、積層位相差板が知られている（特許文献１）。
この積層位相差板は、水晶基板からなる２枚の位相差板により構成される。これらの位相差板は、結晶光学軸（以下、光学軸と称す）が交差するように貼り合わされている。
これにより積層位相差板は、１／２位相差板として機能し、入射光の偏光面を９０°回転した偏光面に変換する。この入射光は、青色波長帯（概ね４００ｎｍ〜５００ｎｍ）、あるいは緑色波長帯（概ね５００ｎｍ〜６００ｎｍ）、あるいは赤色波長帯（概ね６００ｎｍ〜７００ｎｍ）のいずれかの波長帯に属する、または三色波長帯（概ね４００ｎｍ〜７００ｎｍ）に属する光である。
液晶プロジェクタ等では、様々な光学素子を用いて、光源からの光線から紫外線等を除き、上記の三つの波長帯に色分離する。そして、液晶シャッタで階調した後、再びこれらを色合成し、映像情報を投射する。これらの光学素子で構成される光路中では、複数の位相差板が用いられる。これらの位相差板に入射する光は、前記のいずれかの波長帯に属する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１７０８５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１で示される従来例では、板厚が小さい２枚の位相差板を貼り合わせるため、この貼り合わせる作業が容易でなく、歩留まりが落ちてしまうという問題点がある。また、２枚の位相差板を用いるので、部品点数が多くなり、コストアップにつながってしまうという問題点がある。
ところで、位相差板は、十分な偏光変換効率を有し、例えばプロジェクタに利用可能な実用性を備えている必要がある。この偏光変換効率とは、例えばＰ偏光成分からＳ偏光成分に偏光する場合に変換される割合を示し、Ｐ偏光成分が全てＳ偏光成分に偏光されたとすると、理想値の１．００として示される。この偏光変換効率が理想値１．００に近いほど、位相差板を通過した光量の損失が少なく、明るい映像を投射可能な液晶プロジェクタを生産するのに好適である。
以上のことから、実用性を有しコストアップを招くことなく容易に製造可能な位相差板が望まれている。
【０００５】
本発明の目的は、実用性を有しコストアップを招くことなく容易に製造可能な位相差板及びプロジェクタを提供することである。
【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。
［適用例１］
本適用例に係わる位相差板は、入射面に入射光が−１０°〜＋１０°の入射角度で入射される状態で、かつ、光学軸方位角が略４５°となる状態で設置される位相差板であって、水晶からＹカットで切り出した水晶により形成され、板厚が２１．２μｍ〜３５．６μｍの１枚の板状に形成されたことを特徴とする。
【０００７】
本適用例では、位相差板を１枚の板状に形成しているので、貼り合わせる必要がなく、部品点数が多くなることもない。従って、コストアップを招くことなく容易に製造可能な位相差板を提供できる。
そして、位相差板の板厚を２１．２μｍ〜３５．６μｍに設定しているので、この位相差板を入射光が−１０°〜＋１０°の入射角度で入射される状態で、かつ、光学軸方位角が略４５°となる状態（以下、入射光対応状態と称す）で設置したときの三色波長帯での平均の偏光変換効率（以下、三色偏光変換効率と称す）を０．８以上にすることができる。
ここで、位相差板をプロジェクタに用いる場合、一般的に、この位相差板をレンズアレイの光射出側において、プロジェクタの設計上の照明光軸と、位相差板の入射面とが直交するように、つまりレンズアレイから射出される入射光が入射面に０°の入射角度で入射されるように設置する。このような構成では、レンズアレイの焦点位置などにより、レンズアレイからの射出光が位相差板に−１０°〜＋１０°の入射角度で入射される。
さらに、位相差板の三色偏光変換効率と、この位相差板を用いたプロジェクタによる映像の投射状態との関係を調べたところ、三色偏光変換効率が０．８以上であれば、実用的に問題がないレベルの青色成分、緑色成分、赤色成分の再現性を有し、かつ、問題がない明るさの映像を投射できることが確認できている。
以上のことから、本適用例の位相差板を含む偏光変換素子をプロジェクタにおけるレンズアレイの光射出側に設置した場合でも、つまり−１０°〜＋１０°の入射角度で入射光が入射される場合であっても、三色波長帯の入射光を０．８以上の三色偏光変換効率で偏光光に変換することができ、実用性を有する位相差板を提供できる。
【０００８】
［適用例２］
本適用例に係わる位相差板は、入射面に入射光が−１０°〜＋１０°の入射角度で入射される状態で、かつ、光学軸方位角が略４５°となる状態で設置され、波長が４００ｎｍ〜５００ｎｍの前記入射光に対して適用される位相差板であって、水晶からＹカットで切り出した水晶により形成され、板厚が１６．８μｍ〜３０．４μｍの１枚の板状に形成されたことを特徴とする。
【０００９】
本適用例では、位相差板を１枚の板状に形成しているので、上述したような作用により、コストアップを招くことなく容易に製造可能な位相差板を提供できる。
そして、位相差板の板厚を１６．８μｍ〜３０．４μｍに設定しているので、位相差板を入射光対応状態で設置したときの波長が４００ｎｍ〜５００ｎｍ、すなわち青色波長帯での平均の偏光変換効率（以下、青色偏光変換効率と称す）を０．８以上にすることができる。
ここで、位相差板の青色偏光変換効率と、映像の投射状態との関係を調べたところ、青色偏光変換効率が０．８以上であれば、実用的に問題がないレベルの青色成分の再現性を有し、かつ、問題がない明るさの映像を投射できることが確認できている。
以上のことから、本適用例の位相差板を含む偏光変換素子をプロジェクタにおけるレンズアレイの光射出側に設置して、位相差板に−１０°〜＋１０°の入射角度で入射光が入射される場合であっても、青色波長帯の入射光を０．８以上の青色偏光変換効率で偏光光に変換することができ、実用性を有する位相差板を提供できる。
【００１０】
［適用例３］
本適用例に係わる位相差板は、入射面に入射光が−１０°〜＋１０°の入射角度で入射される状態で、かつ、光学軸方位角が略４５°となる状態で設置され、波長が５００ｎｍ〜６００ｎｍの前記入射光に対して適用される位相差板であって、水晶からＹカットで切り出した水晶により形成され、板厚が２１．２μｍ〜３８．４μｍの１枚の板状に形成されたことを特徴とする。
【００１１】
本適用例では、位相差板を１枚の板状に形成しているので、上述したような作用により、コストアップを招くことなく容易に製造可能な位相差板を提供できる。
そして、位相差板の板厚を２１．２μｍ〜３８．４μｍに設定しているので、位相差板を入射光対応状態で設置したときの波長が５００ｎｍ〜６００ｎｍ、すなわち緑色波長帯での平均の偏光変換効率（以下、緑色偏光変換効率と称す）を０．８以上にすることができる。
ここで、位相差板の緑色偏光変換効率と、映像の投射状態との関係を調べたところ、緑色偏光変換効率が０．８以上であれば、実用的に問題がないレベルの緑色成分の再現性を有し、かつ、問題がない明るさの映像を投射できることが確認できている。
以上のことから、本適用例の位相差板を含む偏光変換素子をプロジェクタにおけるレンズアレイの光射出側に設置して、位相差板に−１０°〜＋１０°の入射角度で入射光が入射される場合であっても、緑色波長帯の入射光を０．８以上の緑色偏光変換効率で偏光光に変換することができ、実用性を有する位相差板を提供できる。
【００１２】
［適用例４］
本適用例に係わる位相差板は、入射面に入射光が−１０°〜＋１０°の入射角度で入射される状態で、かつ、光学軸方位角が略４５°となる状態で設置され、波長が６００ｎｍ〜７００ｎｍの前記入射光に対して適用される位相差板であって、水晶からＹカットで切り出した水晶により形成され、板厚が２５．５μｍ〜４６．５μｍの１枚の板状に形成されたことを特徴とする。
【００１３】
本適用例では、位相差板を１枚の板状に形成しているので、上述したような作用により、コストアップを招くことなく容易に製造可能な位相差板を提供できる。
そして、位相差板の板厚を２５．５μｍ〜４６．５μｍに設定しているので、位相差板を入射光対応状態で設置したときの波長が６００ｎｍ〜７００ｎｍ、すなわち赤色波長帯での平均の偏光変換効率（以下、赤色偏光変換効率と称す）を０．８以上にすることができる。
ここで、位相差板の赤色偏光変換効率と、映像の投射状態との関係を調べたところ、赤色偏光変換効率が０．８以上であれば、実用的に問題がないレベルの赤色成分の再現性を有し、かつ、明るさを有する映像を投射できることが確認できている。
以上のことから、本適用例の位相差板を含む偏光変換素子をプロジェクタにおけるレンズアレイの光射出側に設置して、位相差板に−１０°〜＋１０°の入射角度で入射光が入射される場合であっても、赤色波長帯の入射光を０．８以上の赤色偏光変換効率で偏光光に変換することができ、実用性を有する位相差板を提供できる。
【００１４】
［適用例５］
本適用例に係わるプロジェクタは、光源装置と、この光源装置から射出され、偏光分離素子で分離された一方の光を偏光光に変換する請求項１から請求項４のいずれかに記載の位相差板と、前記偏光分離素子と前記位相差板とからなる偏光変換素子と、この偏光変換素子で形成された偏光光を画像情報に応じて変調して光学像を形成する光変調装置と、この光変調装置にて形成された光学像を拡大投射する投射光学装置とを備え、前記位相差板は、前記光源装置から射出され、前記偏光分離素子で分離された入射光が、入射面に−１０°〜＋１０°の入射角度で入射される状態で、かつ、光学軸方位角が略４５°となる状態で設置されたことを特徴とする。
本適用例では、前述の効果を奏することができるプロジェクタを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。この第１実施形態では、三色偏光変換効率が０．８以上の位相差板について説明する。
図１は、第１実施形態および後述する第２〜第４実施形態の位相差板を説明する説明図である。
図１に示すように、位相差板６は、板厚ｄが２１．２μｍ〜３５．６μｍの１枚の板状に形成されている。この位相差板６は、光学軸６１が板面に沿って存在するＹカット水晶基板から形成されている。ここで、位相差板６を形成する方法としては、水晶からＹカットで切り出した水晶板をエッチング処理、あるいは研磨処理することにより、板厚ｄが上記の範囲となるように形成する方法が例示できる。
この位相差板６は、入射面６２の法線方向と等しい方向から（０°の入射角度で）入射面６２に入射光Ｌ１が入射される状態で、かつ、光学軸方位角θ１が４５°となる状態で設置される。この光学軸方位角θ１は、入射光Ｌ１の水平の振動面６３に対する光学軸６１のなす角度を、振動面６３から反時計回りに表したものである。
【００１６】
上記の構成により、位相差板６は、１／２波長位相差板として機能する。これにより、位相差板６は、入射光Ｌ１のうちＰ偏光成分である直線偏光９１が入射されると、直線偏光９１の位相が１８０°ずれることにより偏光面が９０°回転させられて、Ｓ偏光成分である偏光光９２に偏光変換されて射出される。
【００１７】
次に、第１実施形態の位相差板６によるＰ偏光成分のＳ偏光成分への偏光変換効率について説明する。
位相差板６の偏光変換効率は、以下の式（１）、式（２）、及びミューラ行列式などに基づいて得た。
δ＝２πｄ（Ｎｅ−Ｎｏ）／λ                          ……（１）
Ｔ＝４ｓｉｎ２（θ１）・ｃｏｓ２（θ１）・ｓｉｎ２δ／２……（２）
ここで、δ：位相差、ｄ：板厚、Ｎｅ：異常光線屈折率、Ｎｏ：常光線屈折率、λ：波長、Ｔ：偏光変換効率、θ１：光学軸方位角を表す。
【００１８】
具体的には、図２に示すような光線進行角度θ２を０°に、入射光Ｌ１の入射角度θ３を＋１０°にそれぞれ固定して、三色波長帯（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）の範囲における５ｎｍ間隔ごとの偏光変換効率を、上記の式（１）、（２）などに基づいて得た。光線進行角度θ２は、入射光Ｌ１の光路を入射面６２に投射したときの投射像Ｐと、位相差板６の振動面６３とのなす角度を、振動面６３から反時計回りに表したものである。つまり、Ｐ偏光成分の光線進行角度θ２は、０°として表される。
さらに、光線進行角度θ２を０°に固定したままで、入射光Ｌ１の入射角度θ３を＋８°、＋６°、＋４°、＋２°、０°、−２°、−４°、−６°、−８°、−１０°にしたときの三色波長帯の偏光変換効率を得た。そして、入射角度θ３が−１０°〜＋１０°のときの偏光変換効率を波長ごとに平均したものを、光線進行角度θ２が０°の平均偏光変換効率として求めた。
次に、同様にして、光線進行角度θ２が＋２２．５°、＋４５°、−２２．５°、−４５°の平均偏光変換効率を求めた。
そして、光線進行角度θ２が−４５°〜＋４５°の平均偏光変換効率を三色波長帯全域において平均したものを、位相差板６の三色偏光変換効率として求めた。
【００１９】
具体的に、位相差板６の板厚ｄが下限値（２１．２μｍ）、中心値（２８．４μｍ）、上限値（３５．６μｍ）の場合、三色偏光変換効率は、以下のようになった。
【００２０】
板厚ｄが下限値の場合、光線進行角度θ２が−４５°〜＋４５°、入射角度θ３が−１０°〜＋１０°のときの偏光変換効率は、図３に示すようになった。
ここで、図３のグラフおよび後述する同様の各グラフにおいて、各光線進行角度θ２における各入射角度θ３での偏光変換効率に大きな差異がないため、数本の線しか描かれていないように示されているが、実際には５５本（光線進行角度θ２が５通り、入射角度θ３が１１通り）の線が描かれている。
また、板厚ｄが中心値の場合、光線進行角度θ２が−４５°〜＋４５°、入射角度θ３が−１０°〜＋１０°のときの偏光変換効率は、図４に示すようになった。
さらに、板厚ｄが上限値の場合、光線進行角度θ２が−４５°〜＋４５°、入射角度θ３が−１０°〜＋１０°のときの偏光変換効率は、図５に示すようになった。
そして、図３〜図５の関係に基づいて、板厚ｄが下限値、中心値、上限値の位相差板６における三色偏光変換効率、つまり図３〜図５に示すような三色波長帯領域Ａａで囲まれる部分において平均したものを求めた。その結果を表１に示す。
【００２１】
【表１】
2009103863.tif 000003
【００２２】
表１に示すように、板厚ｄが下限値、中心値、上限値の位相差板６における三色偏光変換効率は、いずれも０．８以上となっていることがわかる。つまり、板厚ｄが２１．２μｍ〜３５．６μｍの位相差板６が入射光対応状態で設置された場合、その三色偏光変換効率は、０．８以上になる。
【００２３】
次に、第１実施形態の位相差板６と偏光分離素子７とから構成される偏光変換素子８を用いたプロジェクタの一例を図６に基づいて説明する。
プロジェクタ１は、外装筺体２と、投射光学装置としての投射レンズ３と、光学ユニット４等を備える。
光学ユニット４は、光源装置４１と、均一照明光学装置４２と、色分離光学装置４３と、リレー光学装置４４と、光学装置４５と、これら光学部品４２〜４５を内部に収納配置する光学部品用筐体４６とを備える。
光源装置４１は、光源ランプ４１１と、リフレクタ４１２と、平行化レンズ４１３とを有しており、光源ランプ４１１から射出された放射状の光束をリフレクタ４１２にて反射させ、平行化レンズ４１３を介して平行光として射出する。
【００２４】
均一照明光学装置４２は、第１レンズアレイ４２１と、第２レンズアレイ４２２と、上述の偏光変換素子８と、重畳レンズ４２４とを備える。
第１レンズアレイ４２１は、入射光軸方向から見て略矩形状の輪郭を有する第１小レンズが、入射光軸に対し略直交する面内においてマトリクス状に配列された構成を有している。各第１小レンズは、光源装置４１から射出される光束を複数の部分光束に分割している。
第２レンズアレイ４２２は、第１レンズアレイ４２１と略同様な構成を有しており、第２小レンズがマトリクス状に配列された構成を有している。この第２レンズアレイ４２２は、重畳レンズ４２４とともに、第１レンズアレイ４２１の各第１小レンズの像を光学装置４５の後述する液晶パネル上に結像させる機能を有している。
【００２５】
偏光変換素子８は、第２レンズアレイ４２２と重畳レンズ４２４との間に設置される。この偏光変換素子８の偏光分離素子７は、図７に示すように、ガラスなどからなるプリズム７２の斜面に偏光分離膜７３が形成されたプリズムアレイ７１を複数備えている。この偏光分離素子７は、複数のプリズムアレイ７１の斜面同士が接合されることにより、略薄板状に形成されている。
位相差板６は、偏光分離素子７の光射出側面に、光学軸方位角θ１が４５°となる状態で、かつ、プロジェクタ１の設計上の照明光軸と、入射面６２とが直交するように設置されている。ここで、第２レンズアレイ４２２の焦点位置などにより、第２レンズアレイ４２２からの射出光が位相差板６に−１０°〜＋１０°の入射角度で入射される。つまり、位相差板６は、入射光対応状態で設置されている。
【００２６】
そして、偏光変換素子８は、偏光分離素子７により第２レンズアレイ４２２からの三色波長帯のＳ偏光成分を偏光分離膜７３で反射させるとともに、Ｐ偏光成分を透過させる。この透過したＳ偏光成分を隣の偏光分離膜７３でさらに反射させて、位相差板６を介さずに重畳レンズ４２４に射出する。また、偏光変換素子８は、偏光分離膜７３を透過したＰ偏光成分を位相差板６により０．８以上の三色偏光変換効率で略１種類の偏光光に変換して、重畳レンズ４２４に射出する。
具体的に、偏光変換素子８によって略１種類の偏光光に変換された各部分光は、重畳レンズ４２４によって最終的に光学装置４５の後述する液晶パネル上にほぼ重畳される。偏光光を変調するタイプの液晶パネルを用いたプロジェクタでは、１種類の偏光光しか利用できないため、ランダムな偏光光を発する光源装置４１からの光の略半分を利用できない。このため、偏光変換素子８を用いることで、光源装置４１からの射出光を略１種類の偏光光に変換し、光学装置４５での光の利用効率を高めている。
【００２７】
色分離光学装置４３は、２枚のダイクロイックミラー４３１，４３２と、反射ミラー４３３とを備え、ダイクロイックミラー４３１，４３２により均一照明光学装置４２から射出された複数の部分光束を、赤、緑、青の３色の色光に分離する機能を有している。
リレー光学装置４４は、入射側レンズ４４１、リレーレンズ４４３、および反射ミラー４４２，４４４を備え、色分離光学装置４３で分離された赤色光を光学装置４５の後述する赤色光用の液晶パネルまで導く機能を有している。
【００２８】
この際、色分離光学装置４３のダイクロイックミラー４３１では、均一照明光学装置４２から射出された光束の青色光成分が反射するとともに、赤色光成分と緑色光成分とが透過する。ダイクロイックミラー４３１によって反射した青色光は、反射ミラー４３３で反射し、フィールドレンズ４２５を通って光学装置４５の後述する青色光用の液晶パネルに達する。
このフィールドレンズ４２５は、第２レンズアレイ４２２から射出された各部分光束をその中心軸（主光線）に対して平行な光束に変換する。他の緑色光用、赤色光用の液晶パネルの光束入射側に設けられたフィールドレンズ４２５も同様である。
【００２９】
ダイクロイックミラー４３１を透過した赤色光と緑色光のうちで、緑色光はダイクロイックミラー４３２によって反射し、フィールドレンズ４２５を通って光学装置４５の後述する緑色光用の液晶パネルに達する。一方、赤色光はダイクロイックミラー４３２を透過してリレー光学装置４４を通り、さらにフィールドレンズ４２５を通って光学装置４５の後述する赤色光用の液晶パネルに達する。
【００３０】
光学装置４５は、光変調装置としての３枚の液晶パネル４５１（赤色光用の液晶パネルを４５１Ｒ、緑色光用の液晶パネルを４５１Ｇ、青色光用の液晶パネルを４５１Ｂとする）と、これら液晶パネル４５１の光束入射側および光束射出側にそれぞれ配置される偏光素子５と、クロスダイクロイックプリズム４５４とを備える。
【００３１】
偏光素子５は、各液晶パネル４５１の光束入射側にそれぞれ配置される入射側偏光板５Ａと、各液晶パネル４５１の光束射出側にそれぞれ配置される射出側偏光板５Ｂとを備える。
入射側偏光板５Ａは、色分離光学装置４３で分離された各色光のうち、偏光変換素子８で揃えられた偏光方向と略同一方向の偏光方向を有する偏光光のみ透過させ、その他の光束を吸収するものである。
液晶パネル４５１は、入射側偏光板５Ａから射出された偏光光束の偏光方向を変調する。
射出側偏光板５Ｂは、入射側偏光板５Ａと略同様の構成を有し、液晶パネル４５１の画像形成領域から射出された光束のうち、入射側偏光板５Ａにおける光束の透過軸と直交する偏光方向を有する光束のみ透過させ、その他の光束を吸収する。
【００３２】
クロスダイクロイックプリズム４５４は、射出側偏光板５Ｂから射出された色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する。このクロスダイクロイックプリズム４５４で形成されたカラー画像は、上述した投射レンズ３によりスクリーン等へ拡大投射される。
【００３３】
従って、第１実施形態では、次の作用効果を奏することができる。
位相差板６を１枚の板状に形成しているので、貼り合わせる必要がなく、部品点数が多くなることもない。従って、コストアップを招くことなく容易に位相差板６を製造できる。
そして、位相差板６の板厚ｄを２１．２μｍ〜３５．６μｍに設定しているので、位相差板６を入射光対応状態で設置したときの三色偏光変換効率を０．８以上にすることができる。従って、位相差板６をプロジェクタ１における第２レンズアレイ４２２の光射出側に設置した場合でも、つまり−１０°〜＋１０°の入射角度で入射光が入射される場合であっても、三色波長帯の入射光を０．８以上の三色偏光変換効率で偏光光に変換することができ、実用性を有する位相差板６を提供できる。
また、位相差板６をプロジェクタ１に使用すると、プロジェクタ１をコストアップを招くことなく容易に製造できる。さらに、実用的に問題がない青色成分、緑色成分、赤色成分の再現性を有し、かつ、問題がない明るさの映像を投射できる。
【００３４】
次に、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。この第２実施形態では、青色偏光変換効率が０．８以上の位相差板について説明する。
図１に示すように、位相差板６Ａは、Ｙカット水晶基板を基にして、板厚ｄ１が１６．８μｍ〜３０．４μｍの１枚の板状に形成されている。この位相差板６Ａは、偏光分離素子の光射出側面に取り付けられ、０°の入射角度で入射面６２に入射光Ｌ１が入射される状態で、かつ、光学軸方位角θ１が４５°となる状態で設置される。
【００３５】
そして、第１実施形態の位相差板６と同様の方法により、光線進行角度θ２が−４５°〜＋４５°、入射光Ｌ１の入射角度θ３が−１０°〜＋１０°のときの青色波長帯（４００ｎｍ〜５００ｎｍ）における平均偏光変換効率を求め、青色波長帯全域において平均したものを、位相差板６Ａの青色偏光変換効率として求めた。
【００３６】
具体的に、位相差板６Ａの板厚ｄ１が下限値（１６．８μｍ）、中間値（２８．４μｍ）、上限値（３０．４μｍ）の場合、青色偏光変換効率は、以下のようになった。
【００３７】
板厚ｄ１が下限値の場合、光線進行角度θ２が−４５°〜＋４５°、入射角度θ３が−１０°〜＋１０°のときの偏光変換効率は、図８に示すようになった。
また、板厚ｄ１が中間値の場合、光線進行角度θ２が−４５°〜＋４５°、入射角度θ３が−１０°〜＋１０°のときの偏光変換効率は、第１実施形態でも示したように、図４に示すようになった。
さらに、板厚ｄ１が上限値の場合、光線進行角度θ２が−４５°〜＋４５°、入射角度θ３が−１０°〜＋１０°のときの偏光変換効率は、図９に示すようになった。
そして、図４，７，８の関係に基づいて、板厚ｄ１が下限値、中間値、上限値の位相差板６Ａにおける青色偏光変換効率、つまり図４，７，８に示すような青色波長帯領域Ａｂで囲まれる部分において偏光変換効率を平均したものを求めた。その結果を表２に示す。
【００３８】
【表２】
2009103863.tif 000004
【００３９】
表２に示すように、板厚ｄ１が下限値、中間値、上限値の位相差板６Ａにおける青色偏光変換効率は、いずれも０．８以上となっていることがわかる。つまり、板厚ｄ１が１６．８μｍ〜３０．４μｍの位相差板６Ａが入射光対応状態で設置された場合、その青色偏光変換効率は、０．８以上になる。
【００４０】
この第２実施形態の位相差板６Ａおよび偏光分離素子を備えた偏光変換素子は、図６に示すような構成のうち偏光変換素子８が設けられていないプロジェクタ１において、ダイクロイックミラー４３１と、入射側偏光板５Ａとの間の光路中に、位相差板６Ａの光学軸方位角θ１が４５°となる状態で、かつ、プロジェクタ１の設計上の照明光軸と位相差板６Ａの入射面６２とが直交するように設置される。ここで、偏光変換素子よりも光束入射側に設けられたレンズの焦点位置などにより、位相差板６Ａに−１０°〜＋１０°の入射角度で入射されることがある。つまり、位相差板６Ａは、入射光対応状態で設置されている。
この位相差板６Ａは、ダイクロイックミラー４３１で分離された青色波長帯の入射光を０．８以上の青色偏光変換効率で略１種類の偏光光に変換する。
【００４１】
従って、第２実施形態では、次の作用効果を奏することができる。
位相差板６Ａを１枚の板状に形成しているため、第１実施形態と同様の作用により、コストアップを招くことなく容易に位相差板６Ａを製造できる。
そして、位相差板６Ａの板厚ｄ１を１６．８μｍ〜３０．４μｍに設定しているので、位相差板６Ａを入射光対応状態で設置したときの青色偏光変換効率を０．８以上にすることができる。従って、位相差板６Ａを−１０°〜＋１０°の入射角度で入射光が入射されるように設置した場合であっても、青色波長帯の入射光を０．８以上の青色偏光変換効率で偏光光に変換することができ、実用性を有する位相差板６Ａを提供できる。
また、位相差板６Ａをプロジェクタ１に使用すると、プロジェクタ１をコストアップを招くことなく容易に製造できる。さらに、実用的に問題がない青色成分の再現性を有し、かつ、問題がない明るさの映像を投射できる。
【００４２】
次に、本発明の第３実施形態を図面に基づいて説明する。この第３実施形態では、緑色偏光変換効率が０．８以上の位相差板について説明する。
図１に示すように、位相差板６Ｂは、Ｙカット水晶基板を基にして、板厚ｄ２が２１．２μｍ〜３８．４μｍの１枚の板状に形成されている。この位相差板６Ｂは、偏光分離素子の光射出側面に取り付けられ、０°の入射角度で入射面６２に入射光Ｌ１が入射される状態で、かつ、光学軸方位角θ１が４５°となる状態で設置される。
【００４３】
そして、第１実施形態の位相差板６と同様に、光線進行角度θ２が−４５°〜＋４５°、入射光Ｌ１の入射角度θ３が−１０°〜＋１０°のときの緑色波長帯（５００ｎｍ〜６００ｎｍ）における平均偏光変換効率を求め、緑色波長帯全域において平均したものを、位相差板６Ｂの緑色偏光変換効率として求めた。
【００４４】
具体的に、位相差板６Ｂの板厚ｄ２が下限値（２１．２μｍ）、中間値（２８．４μｍ）、上限値（３８．４μｍ）の場合、緑色偏光変換効率は、以下のようになった。
【００４５】
板厚ｄ２が下限値の場合、光線進行角度θ２が−４５°〜＋４５°、入射角度θ３が−１０°〜＋１０°のときの偏光変換効率は、第１実施形態でも示したように、図３に示すようになった。
また、板厚ｄ２が中間値の場合、光線進行角度θ２が−４５°〜＋４５°、入射角度θ３が−１０°〜＋１０°のときの偏光変換効率は、第１実施形態でも示したように、図４に示すようになった。
さらに、板厚ｄ２が上限値の場合、光線進行角度θ２が−４５°〜＋４５°、入射角度θ３が−１０°〜＋１０°のときの偏光変換効率は、図１０に示すようになった。
そして、図３，４，１０の関係に基づいて、板厚ｄ２が下限値、中間値、上限値の位相差板６Ｂにおける緑色偏光変換効率、つまり図３，４，１０に示すような緑色波長帯領域Ａｇで囲まれる部分において偏光変換効率を平均したものを求めた。その結果を表３に示す。
【００４６】
【表３】
2009103863.tif 000005
【００４７】
表３に示すように、板厚ｄ２が下限値、中間値、上限値の位相差板６Ｂにおける緑色偏光変換効率は、いずれも０．８以上となっていることがわかる。つまり、板厚ｄ２が２１．２μｍ〜３８．４μｍの位相差板６Ｂが入射光対応状態で設置された場合、その緑色偏光変換効率は、０．８以上になる。
【００４８】
この第３実施形態の位相差板６Ｂおよび偏光分離素子を備えた偏光変換素子は、図６に示すような構成のうち偏光変換素子８が設けられていないプロジェクタ１において、ダイクロイックミラー４３２と、入射側偏光板５Ａとの間の光路中に、位相差板６Ｂの光学軸方位角θ１が４５°となる状態で、かつ、プロジェクタ１の設計上の照明光軸と位相差板６Ｂの入射面６２とが直交するように設置される。つまり、位相差板６Ｂは、光束入射側に設けられたレンズなどの作用により、入射光対応状態で設置されている。
この位相差板６Ｂは、ダイクロイックミラー４３２で分離された緑色波長帯の入射光を０．８以上の緑色偏光変換効率で略１種類の偏光光に変換する。
【００４９】
従って、第３実施形態では、次の作用効果を奏することができる。
位相差板６Ｂを１枚の板状に形成しているため、第１実施形態と同様の作用により、コストアップを招くことなく容易に位相差板６Ｂを製造できる。
そして、位相差板６Ｂの板厚ｄ２を２１．２μｍ〜３８．４μｍに設定しているので、位相差板６Ｂを入射光対応状態で設置したときの緑色偏光変換効率を０．８以上にすることができる。従って、位相差板６Ｂを−１０°〜＋１０°の入射角度で入射光が入射されるように設置した場合であっても、緑色波長帯の入射光を０．８以上の緑色偏光変換効率で偏光光に変換することができ、実用性を有する位相差板６Ｂを提供できる。
また、位相差板６Ｂをプロジェクタ１に使用すると、プロジェクタ１をコストアップを招くことなく容易に製造できる。さらに、実用的に問題がない緑色成分の再現性を有し、かつ、問題がない明るさの映像を投射できる。
【００５０】
次に、本発明の第４実施形態を図面に基づいて説明する。この第４実施形態では、赤色偏光変換効率が０．８以上の位相差板について説明する。
図１に示すように、位相差板６Ｃは、Ｙカット水晶基板を基にして、板厚ｄ３が２５．５μｍ〜４６．５μｍの１枚の板状に形成されている。この位相差板６Ｃは、偏光分離素子の光射出側面に取り付けられ、０°の入射角度で入射面６２に入射光Ｌ１が入射される状態で、かつ、光学軸方位角θ１が４５°となる状態で設置される。
【００５１】
そして、第１実施形態の位相差板６と同様に、光線進行角度θ２が−４５°〜＋４５°、入射光Ｌ１の入射角度θ３が−１０°〜＋１０°のときの赤色波長帯（６００ｎｍ〜７００ｎｍ）における平均偏光変換効率を求め、赤色波長帯全域において平均したものを、位相差板６Ｃの赤色偏光変換効率として得た。
【００５２】
具体的に、位相差板６Ｃの板厚ｄ３が下限値（２５．５μｍ）、中間値（２８．４μｍ）、上限値（４６．５μｍ）の場合、赤色偏光変換効率は、以下のようになった。
【００５３】
板厚ｄ３が下限値の場合、光線進行角度θ２が−４５°〜＋４５°、入射角度θ３が−１０°〜＋１０°のときの偏光変換効率は、図１１に示すようになった。
また、板厚ｄ３が中間値の場合、光線進行角度θ２が−４５°〜＋４５°、入射角度θ３が−１０°〜＋１０°のときの偏光変換効率は、第１実施形態でも示したように、図４に示すようになった。
さらに、板厚ｄ３が上限値の場合、光線進行角度θ２が−４５°〜＋４５°、入射角度θ３が−１０°〜＋１０°のときの偏光変換効率は、図１２に示すようになった。
そして、図４，１１，１２の関係に基づいて、板厚ｄ３が下限値、中間値、上限値の位相差板６Ｃにおける赤色偏光変換効率、つまり図４，１１，１２に示すような赤色波長帯領域Ａｒで囲まれる部分において偏光変換効率を平均したものを求めた。その結果を表４に示す。
【００５４】
【表４】
2009103863.tif 000006
【００５５】
表４に示すように、板厚ｄ３が下限値、中間値、上限値の位相差板６Ｃにおける赤色偏光変換効率は、いずれも０．８以上となっていることがわかる。つまり、板厚ｄ３が２５．５μｍ〜４６．５μｍの位相差板６Ｃが入射光対応状態で設置された場合、その赤色偏光変換効率は、０．８以上になる。
【００５６】
この第４実施形態の位相差板６Ｃおよび偏光分離素子を備えた偏光変換素子は、図６に示すような構成のうち偏光変換素子８が設けられていないプロジェクタ１において、反射ミラー４４２と、入射側偏光板５Ａとの間の光路中に、位相差板６Ｃの光学軸方位角θ１が４５°となる状態で、かつ、プロジェクタ１の設計上の照明光軸と位相差板６Ｃの入射面６２とが直交するように設置される。つまり、位相差板６Ｃは、光束入射側に設けられたレンズなどの作用により、入射光対応状態で設置されている。
この位相差板６Ｃは、ダイクロイックミラー４３２で分離された赤色波長帯の入射光を０．８以上の赤色偏光変換効率で略１種類の偏光光に変換する。
【００５７】
従って、第４実施形態では、次の作用効果を奏することができる。
位相差板６Ｃを１枚の板状に形成しているため、第１実施形態と同様の作用により、コストアップを招くことなく容易に位相差板６Ｃを製造できる。
そして、位相差板６Ｃの板厚ｄ３を２５．５μｍ〜４６．５μｍに設定しているので、位相差板６Ｃを入射光対応状態で設置したときの赤色偏光変換効率を０．８以上にすることができる。従って、位相差板６Ｃを−１０°〜＋１０°の入射角度で入射光が入射されるように設置した場合であっても、赤色波長帯の入射光を０．８以上の赤色偏光変換効率で偏光光に変換することができ、実用性を有する位相差板６Ｃを提供できる。
また、位相差板６Ｃをプロジェクタ１に使用すると、プロジェクタ１をコストアップを招くことなく容易に製造できる。さらに、実用的に問題がない赤色成分の再現性を有し、かつ、問題がない明るさの映像を投射できる。
【００５８】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、位相差板６、６Ａ，６Ｂ，６Ｃの用途として、プロジェクタの偏光変換素子を例示したが、これに限定されるものではなく、例えばクロスプリズムに用いてもよいし、プロジェクタ以外の装置に用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、プロジェクタ、その他の装置に用いられる位相差板に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１〜第４実施形態にかかる位相差板を説明する説明図。
【図２】前記第１〜第４実施形態にかかる入射光の光線進行角度および入射角度を説明する説明図。
【図３】前記第１，第３実施形態にかかる三色，緑色波長帯用位相差板の板厚が下限値のときの偏光変換効率を示すグラフ。
【図４】前記第１〜第４実施形態にかかる三色，青色，緑色，赤色波長帯用位相差板の板厚が中心値または中間値のときの偏光変換効率を示すグラフ。
【図５】前記第１実施形態にかかる三色波長帯用位相差板の板厚が上限値のときの偏光変換効率を示すグラフ。
【図６】前記第１実施形態にかかるプロジェクタを示す概念図。
【図７】前記第１実施形態にかかる位相差板を備えた偏光変換素子を説明する説明図。
【図８】前記第２実施形態にかかる青色波長帯用位相差板の板厚が下限値のときの偏光変換効率を示すグラフ。
【図９】前記第２実施形態にかかる青色波長帯用位相差板の板厚が上限値のときの偏光変換効率を示すグラフ。
【図１０】前記第３実施形態にかかる緑色波長帯用位相差板の板厚が上限値のときの偏光変換効率を示すグラフ。
【図１１】前記第４実施形態にかかる赤色波長帯用位相差板の板厚が下限値のときの偏光変換効率を示すグラフ。
【図１２】前記第４実施形態にかかる赤色波長帯用位相差板の板厚が上限値のときの偏光変換効率を示すグラフ。
【符号の説明】
【００６１】
１…プロジェクタ、３…投射光学装置としての投射レンズ、６，６Ａ，６Ｂ，６Ｃ…位相差板、７…偏光分離素子、８…偏光変換素子、４１…光源装置、６２…入射面、４５１…光変調装置としての液晶パネル、Ｌ１…入射光
【図１】
2009103863.tif 000007
【図２】
2009103863.tif 000008
【図３】
2009103863.tif 000009
【図４】
2009103863.tif 000010
【図５】
2009103863.tif 000011
【図６】
2009103863.tif 000012
【図７】
2009103863.tif 000013
【図８】
2009103863.tif 000014
【図９】
2009103863.tif 000015
【図１０】
2009103863.tif 000016
【図１１】
2009103863.tif 000017
【図１２】
2009103863.tif 000018