(57)【要約】【課題】実用性及び信頼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偏光変換素子を提供する。【解決手段】偏光変換素子の光入射面に対して４５°傾斜した状態で設置される１／２波長板６３２を、Ｙカット水晶基板を基にして板厚ｄ１が２２．７μｍ〜３７．３μｍの１枚の板状に形成するとともに、光学軸６３２Ａの光学軸方位角が３５．３°となる状態で設けた。１／２波長板６３２を１枚の板状に形成しているので、１／２波長板６３２を貼り合わせる必要がない上、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信頼性を有する偏光変換素子を製造できる。１／２波長板６３２の板厚を上記の値に設定しているので、偏光変換素子を入射光対応状態で設置したときの１／２波長板６３２での三色偏光変換効率を０．８以上にすることができ、実用性を有する偏光変換素子を提供できる。【選択図】図２
2009128568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光入射面を有し一連に接合された複数の透光基材と、隣接する一対の前記透光基材の第１接合部分に前記光入射面に対して４５°傾斜した状態で挟み込まれた偏光分離変換層と、前記第１接合部分に隣り合う第２接合部分に前記偏光分離変換層と略平行となる状態で挟み込まれた反射膜と、を備え、−１０°〜＋１０°の入射角度で前記光入射面に入射される光を偏光光に変換して射出する偏光変換素子であって、
前記偏光分離変換層は、入射される光を２個の偏光成分に分離して一方の偏光成分を透過させるとともに他方の偏光成分を反射させる偏光分離膜と、この偏光分離膜に対して前記光入射面と反対側に配置され前記偏光分離膜を透過した前記一方の偏光成分を他方の偏光成分に変換して透過させる１枚の１／２波長板と、を備え、
この１／２波長板は、Ｙカットで切り出した水晶から板厚が２２．７μｍ〜３７．３μｍの板状に形成され、光学軸方位が前記一方の偏光成分の振動面に対して３５．３°回転した方向となる状態で設けられたことを特徴とする偏光変換素子。
【請求項２】
光入射面を有し一連に接合された複数の透光基材と、隣接する一対の前記透光基材の第１接合部分に前記光入射面に対して４５°傾斜した状態で挟み込まれた偏光分離変換層と、前記第１接合部分に隣り合う第２接合部分に前記偏光分離変換層と略平行となる状態で挟み込まれた反射膜と、を備え、−１０°〜＋１０°の入射角度で前記光入射面に入射される波長が４００ｎｍ〜５００ｎｍの光を偏光光に変換して射出する偏光変換素子であって、
前記偏光分離変換層は、入射される光を２個の偏光成分に分離して一方の偏光成分を透過させるとともに他方の偏光成分を反射させる偏光分離膜と、この偏光分離膜に対して前記光入射面と反対側に配置され前記偏光分離膜を透過した前記一方の偏光成分を他方の偏光成分に変換して透過させる１枚の１／２波長板と、を備え、
この１／２波長板は、Ｙカットで切り出した水晶から板厚が１７．９μｍ〜３２．０μｍの板状に形成され、光学軸方位が前記一方の偏光成分の振動面に対して３５．３°回転した方向となる状態で設けられたことを特徴とする偏光変換素子。
【請求項３】
光入射面を有し一連に接合された複数の透光基材と、隣接する一対の前記透光基材の第１接合部分に前記光入射面に対して４５°傾斜した状態で挟み込まれた偏光分離変換層と、前記第１接合部分に隣り合う第２接合部分に前記偏光分離変換層と略平行となる状態で挟み込まれた反射膜と、を備え、−１０°〜＋１０°の入射角度で前記光入射面に入射される波長が５００ｎｍ〜６００ｎｍの光を偏光光に変換して射出する偏光変換素子であって、
前記偏光分離変換層は、入射される光を２個の偏光成分に分離して一方の偏光成分を透過させるとともに他方の偏光成分を反射させる偏光分離膜と、この偏光分離膜に対して前記光入射面と反対側に配置され前記偏光分離膜を透過した前記一方の偏光成分を他方の偏光成分に変換して透過させる１枚の１／２波長板と、を備え、
この１／２波長板は、Ｙカットで切り出した水晶から板厚が２２．６μｍ〜４０．４μｍの板状に形成され、光学軸方位が前記一方の偏光成分の振動面に対して３５．３°回転した方向となる状態で設けられたことを特徴とする偏光変換素子。
【請求項４】
光入射面を有し一連に接合された複数の透光基材と、隣接する一対の前記透光基材の第１接合部分に前記光入射面に対して４５°傾斜した状態で挟み込まれた偏光分離変換層と、前記第１接合部分に隣り合う第２接合部分に前記偏光分離変換層と略平行となる状態で挟み込まれた反射膜と、を備え、−１０°〜＋１０°の入射角度で前記光入射面に入射される波長が６００ｎｍ〜７００ｎｍの光を偏光光に変換して射出する偏光変換素子であって、
前記偏光分離変換層は、入射される光を２個の偏光成分に分離して一方の偏光成分を透過させるとともに他方の偏光成分を反射させる偏光分離膜と、この偏光分離膜に対して前記光入射面と反対側に配置され前記偏光分離膜を透過した前記一方の偏光成分を他方の偏光成分に変換して透過させる１枚の１／２波長板と、を備え、
この１／２波長板は、Ｙカットで切り出した水晶から板厚が２７．２μｍ〜４８．９μｍの板状に形成され、光学軸方位が前記一方の偏光成分の振動面に対して３５．３°回転した方向となる状態で設けられたことを特徴とする偏光変換素子。
【請求項５】
光源装置と、この光源装置から射出された光を偏光光に変換して射出する請求項１から請求項４のいずれかに記載の偏光変換素子と、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、入射される光を偏光光に変換する偏光変換素子及びプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の透光基材と、偏光分離変換層と、反射膜とで構成された偏光変換素子が知られている（特許文献１）。
この偏光変換素子は、１／２波長板として機能する水晶板として、積層された２枚の水晶板により構成されたものを適用している。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２０６２２５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、板厚が薄い２枚の水晶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、歩留まりや信頼性が落ちてしまうという問題点がある。また、２枚の水晶板を用いるので、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、偏光変換素子の１／２波長板は、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、１／２波長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、実用性及び信頼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偏光変換素子が望まれている。
【０００５】
本発明の目的は、実用性及び信頼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偏光変換素子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］
本適用例に係わる偏光変換素子は、光入射面を有し一連に接合された複数の透光基材と、隣接する一対の前記透光基材の第１接合部分に前記光入射面に対して４５°傾斜した状態で挟み込まれた偏光分離変換層と、前記第１接合部分に隣り合う第２接合部分に前記偏光分離変換層と略平行となる状態で挟み込まれた反射膜と、を備え、−１０°〜＋１０°の入射角度で前記光入射面に入射される光を偏光光に変換して射出する偏光変換素子であって、前記偏光分離変換層は、入射される光を２個の偏光成分に分離して一方の偏光成分を透過させるとともに他方の偏光成分を反射させる偏光分離膜と、この偏光分離膜に対して前記光入射面と反対側に配置され前記偏光分離膜を透過した前記一方の偏光成分を他方の偏光成分に変換して透過させる１枚の１／２波長板と、を備え、この１／２波長板は、Ｙカットで切り出した水晶から板厚が２２．７μｍ〜３７．３μｍの板状に形成され、光学軸方位が前記一方の偏光成分の振動面に対して３５．３°回転した方向となる状態で設けられたことを特徴とする。
【０００７】
本適用例では、偏光変換素子の偏光分離変換層を構成する１／２波長板を１枚の板状に形成しているので、１／２波長板を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、信頼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偏光変換素子を提供できる。
また、１／２波長板の板厚を２２．７μｍ〜３７．３μｍに設定するとともに、光学軸方位が例えばＰ偏光成分の振動面に対して３５．３°回転した方向となる状態（光学軸方位角が３５．３°となる状態）で設けている。そして、この１／２波長板を透光基材の光入射面に対して４５°傾斜した状態で設けている。このため、透光基材の光入射面と平行な光射出面に、光の入射方向から１／２波長板の光学軸を投影したときの光学軸方位角（以下、投影光学軸方位角と称す）を、４５°にすることができる。よって、この偏光変換素子を光入射面に入射光が−１０°〜＋１０°の入射角度で入射される状態で、かつ、１／２波長板の光学軸方位角が３５．３°となる状態（以下、入射光対応状態と称す）で設置した場合、１／２波長板における三色波長帯（波長が４００ｎｍ〜７００ｎｍ）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。
【０００８】
ここで、偏光変換素子をプロジェクタに用いる場合、一般的に、この偏光変換素子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、偏光変換素子の光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透光基材の光入射面に０°の入射角度で入射され、１／２波長板に４５°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偏光変換素子に−１０°〜＋１０°の入射角度で入射される。
さらに、１／２波長板の三色偏光変換効率と、この１／２波長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、本発明の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、１／２波長板において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、実用性を有する偏光変換素子を提供できる。
【０００９】
［適用例２］
本適用例に係わる偏光変換素子は、光入射面を有し一連に接合された複数の透光基材と、隣接する一対の前記透光基材の第１接合部分に前記光入射面に対して４５°傾斜した状態で挟み込まれた偏光分離変換層と、前記第１接合部分に隣り合う第２接合部分に前記偏光分離変換層と略平行となる状態で挟み込まれた反射膜と、を備え、−１０°〜＋１０°の入射角度で前記光入射面に入射される波長が４００ｎｍ〜５００ｎｍの光を偏光光に変換して射出する偏光変換素子であって、前記偏光分離変換層は、入射される光を２個の偏光成分に分離して一方の偏光成分を透過させるとともに他方の偏光成分を反射させる偏光分離膜と、この偏光分離膜に対して前記光入射面と反対側に配置され前記偏光分離膜を透過した前記一方の偏光成分を他方の偏光成分に変換して透過させる１枚の１／２波長板と、を備え、この１／２波長板は、Ｙカットで切り出した水晶から板厚が１７．９μｍ〜３２．０μｍの板状に形成され、光学軸方位が前記一方の偏光成分の振動面に対して３５．３°回転した方向となる状態で設けられたことを特徴とする。
【００１０】
本適用例では、１／２波長板を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、信頼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偏光変換素子を提供できる。
そして、１／２波長板の板厚を１７．９μｍ〜３２．０μｍに設定するとともに、光学軸方位角を３５．３°に設定しているので、投影光学軸方位角を４５°にすることができる。従って、偏光変換素子を入射光対応状態で設置した場合、１／２波長板における青色波長帯（波長が４００ｎｍ〜５００ｎｍ）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、１／２波長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、本発明の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、−１０°〜＋１０°の入射角度で入射光が入射される場合であっても、１／２波長板において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、実用性を有する偏光変換素子を提供できる。
【００１１】
［適用例３］
本適用例に係わる偏光変換素子は、光入射面を有し一連に接合された複数の透光基材と、隣接する一対の前記透光基材の第１接合部分に前記光入射面に対して４５°傾斜した状態で挟み込まれた偏光分離変換層と、前記第１接合部分に隣り合う第２接合部分に前記偏光分離変換層と略平行となる状態で挟み込まれた反射膜と、を備え、−１０°〜＋１０°の入射角度で前記光入射面に入射される波長が５００ｎｍ〜６００ｎｍの光を偏光光に変換して射出する偏光変換素子であって、前記偏光分離変換層は、入射される光を２個の偏光成分に分離して一方の偏光成分を透過させるとともに他方の偏光成分を反射させる偏光分離膜と、この偏光分離膜に対して前記光入射面と反対側に配置され前記偏光分離膜を透過した前記一方の偏光成分を他方の偏光成分に変換して透過させる１枚の１／２波長板と、を備え、この１／２波長板は、Ｙカットで切り出した水晶から板厚が２２．６μｍ〜４０．４μｍの板状に形成され、光学軸方位が前記一方の偏光成分の振動面に対して３５．３°回転した方向となる状態で設けられたことを特徴とする。
【００１２】
本適用例では、１／２波長板を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、信頼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偏光変換素子を提供できる。
そして、１／２波長板の板厚を２２．６μｍ〜４０．４μｍに設定するとともに、光学軸方位角を３５．３°に設定しているので、投影光学軸方位角を４５°にすることができる。従って、偏光変換素子を入射光対応状態で設置した場合、１／２波長板における緑色波長帯（波長が５００ｎｍ〜６００ｎｍ）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、１／２波長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、本発明の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、−１０°〜＋１０°の入射角度で入射光が入射される場合であっても、１／２波長板において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、実用性を有する偏光変換素子を提供できる。
【００１３】
［適用例４］
本適用例に係わる偏光変換素子は、光入射面を有し一連に接合された複数の透光基材と、隣接する一対の前記透光基材の第１接合部分に前記光入射面に対して４５°傾斜した状態で挟み込まれた偏光分離変換層と、前記第１接合部分に隣り合う第２接合部分に前記偏光分離変換層と略平行となる状態で挟み込まれた反射膜と、を備え、−１０°〜＋１０°の入射角度で前記光入射面に入射される波長が６００ｎｍ〜７００ｎｍの光を偏光光に変換して射出する偏光変換素子であって、前記偏光分離変換層は、入射される光を２個の偏光成分に分離して一方の偏光成分を透過させるとともに他方の偏光成分を反射させる偏光分離膜と、この偏光分離膜に対して前記光入射面と反対側に配置され前記偏光分離膜を透過した前記一方の偏光成分を他方の偏光成分に変換して透過させる１枚の１／２波長板と、を備え、この１／２波長板は、Ｙカットで切り出した水晶から板厚が２７．２μｍ〜４８．９μｍの板状に形成され、光学軸方位が前記一方の偏光成分の振動面に対して３５．３°回転した方向となる状態で設けられたことを特徴とする。
【００１４】
本適用例では、１／２波長板を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、信頼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偏光変換素子を提供できる。
そして、１／２波長板の板厚を２７．２μｍ〜４８．９μｍに設定するとともに、光学軸方位角を３５．３°に設定しているので、投影光学軸方位角を４５°にすることができる。従って、偏光変換素子を入射光対応状態で設置した場合、１／２波長板における赤色波長帯（波長が６００ｎｍ〜７００ｎｍ）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、１／２波長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、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、本発明の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、−１０°〜＋１０°の入射角度で入射光が入射される場合であっても、１／２波長板において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、実用性を有する偏光変換素子を提供できる。
【００１５】
［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た光を偏光光に変換して射出する請求項１から請求項４のいずれかに記載の偏光変換素子と、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】
【００１６】
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１／２波長板を有する偏光変換素子について説明する。
図１は、第１実施形態及び後述する第２〜第４実施形態の偏光変換素子の構成を示す模式図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＱ部分を拡大した断面図である。
【００１７】
図１（Ａ）に示すように、偏光変換素子６は、略直方体形状を有している。この偏光変換素子６は、複数の第１透光基材６１と、複数の第２透光基材６２と、複数の偏光分離変換層６３と、複数の反射膜６４とを備えている。
【００１８】
第１，第２透光基材６１，６２は、透光性の材料を用いて略平行四辺形ブロック状に形成されている。この第１，第２透光基材６１，６２の材料としては、ホウケイ酸ガラス、ＢＫ７、白板ガラス、青板ガラス、石英ガラス、サファイヤガラス等の無機材料を用いて形成されたガラスが例示できる。
第１透光基材６１は、互いに略平行な第１光入射面６１１及び第１光射出面６１２と、互いに略平行な状態でかつ第１光入射面６１１とのなす角度が４５°となる状態で設けられた第１傾斜端面６１３及び第２傾斜端面６１４とを備えている。第２透光基材６２も、第１透光基材６１と同様の構成を有し、第２光入射面６２１と、第２光射出面６２２と、第３傾斜端面６２３と、第４傾斜端面６２４とを備えている。
そして、第１，第２透光基材６１，６２は、略直方体形状の長手方向（図１（Ａ）の左右方向）に沿って交互に配置され、第１，第４傾斜端面６１３，６２４が対向し、第２，第３傾斜端面６１４，６２３が対向する状態で接合される。
【００１９】
偏光分離変換層６３は、第１傾斜端面６１３と第４傾斜端面６２４との第１接合部分に第１，第２光入射面６１１，６２１に対して４５°傾斜した状態で挟み込まれている。この偏光分離変換層６３は、図１（Ｂ）に示すように、偏光分離膜６３１と、この偏光分離膜６３１に対して第２光射出面６２２側に設けられた１／２波長板６３２とを備えている。
偏光分離膜６３１は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＭｇＦ２、及びメルク株式会社製のSubstanceM2からなる多層膜であり、第１傾斜端面６１３上に形成されている。この偏光分離膜６３１は、入射光ＬをＰ偏光成分及びＳ偏光成分に分離して、Ｐ偏光成分を透過させ、Ｓ偏光成分を反射させて進行方向を９０°曲げる。
１／２波長板６３２は、水晶により板状に形成され、偏光分離膜６３１および第４傾斜端面６２４の間に固着されている。１／２波長板６３２を固着する方法としては、アクリル系光硬化性の接着剤で固着する方法、シランカップリング剤の薄膜を用いた直接接合法で固着する方法が例示できる。
この１／２波長板６３２は、偏光分離膜６３１を透過したP偏光成分をＳ偏光成分に変換して透過させ、第２光射出面６２２から射出させる。なお、１／２波長板６３２の詳細な構成については後述する。
【００２０】
反射膜６４は、図１（Ａ）に示すように、屈折率が異なる誘電体の多層膜であり、第２傾斜端面６１４と第３傾斜端面６２３との第２接合部分に第１，第２光入射面６１１，６２１に対して４５°傾斜した状態で挟み込まれている。この反射膜６４は、第３傾斜端面６２３上に形成され、例えば１／２波長板６３２と同様の固着方法により第２傾斜端面６１４に固着されている。そして、反射膜６４は、偏光分離膜６３１で反射されたＳ偏光成分を反射させて進行方向を９０°曲げ、第１光射出面６１２から射出させる。
【００２１】
次に、１／２波長板６３２の詳細な構成について説明する。
図２（Ａ）に示すように、１／２波長板６３２は、板厚ｄが２２．７μｍ〜３７．３μｍの１枚の板状に形成されている。この１／２波長板６３２は、光学軸６３２Ａ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、１／２波長板６３２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。
【００２２】
この１／２波長板６３２は、入射面６３２Ｂに４５°の入射角度で入射光ＬのＰ偏光成分が入射される状態で、かつ、光学軸方位角が３５．３°となる状態で第４傾斜端面６２４に設けられる。この光学軸方位角は、Ｐ偏光成分の振動面（水平な振動面）６３２Ｃに対する光学軸６３２Ａの方位を、振動面６３２Ｃから反時計回りに表したものである。このように、１／２波長板６３２を光学軸６３２Ａの光学軸方位角が３５．３°となる状態で設けることにより、図２（Ｂ）に示すように、Ｐ偏光成分の入射方向から光学軸６３２Ａを第２光射出面６２２に投影した投影光学軸６３２Ｆと、振動面６３２Ｃとのなす角度、つまり投影光学軸６３２Ｆの投影光学軸方位角を４５°に設定することができる。
【００２３】
ここで、光学軸６３２Ａの光学軸方位角を３５．３°にすることにより、投影光学軸６３２Ｆの投影光学軸方位角を４５°にできることを、図３に基づいて説明する。
図３において、平面ＯＡＢは第２透光基材６２の第２光射出面６２２を表し、平面ＯＣＤは１／２波長板６３２の入射面６３２Ｂを表す。また、平面ＯＡＢと平面ＯＣＤは、同一形状を有している。
まず、投影光学軸６３２Ｆの投影光学軸方位角をθ２とすると、以下の式（１）が成り立つ。また、１／２波長板６３２は、第２光射出面６２２に対して４５°傾斜した状態で設けられるので、式（２）が成り立つ。さらに、光学軸６３２Ａの光学軸方位角をθ１とすると、式（３）が成り立つ。
ｔａｎ（θ２）＝ＡＢ／ＯＡ              …（１）
ＯＣ＝ＯＡ／ｃｏｓ４５°＝２１／２×ＯＡ  …（２）
ＣＤ＝ｔａｎ（θ１）×ＯＣ              …（３）
【００２４】
また、式（３）を式（２）に代入すると、式（４）が得られる。さらに、ＣＤとＡＢの長さは等しいので、この関係を式（１）に代入すると式（５）が得られる。
ＣＤ＝ｔａｎ（θ１）×２１／２×ＯＡ      …（４）
ｔａｎ（θ２）＝ＣＤ／ＯＡ              …（５）
【００２５】
そして、式（５）を式（４）に代入すると、式（６）が得られる。さらに、式（６）を展開すると、式（７）、（８）が得られる。そして、式（８）のθ２に４５°を代入すると、式（９）に示すように、θ１として３５．３°が得られる。
ｔａｎ（θ２）＝ｔａｎ（θ１）×２１／２×ＯＡ／ＯＡ
＝ｔａｎ（θ１）×２１／２            …（６）
ｔａｎ（θ１）＝ｔａｎ（θ２）／２１／２            …（７）
θ１＝Ａｔａｎ（ｔａｎ（θ２）／２１／２）          …（８）
θ１＝Ａｔａｎ（ｔａｎ（４５°）／２１／２）
＝Ａｔａｎ（１／２１／２）≒３５．３°          …（９）
【００２６】
次に、第１実施形態の偏光変換素子６における１／２波長板６３２の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。
１／２波長板６３２の偏光変換効率は、以下の式（１０）、式（１１）、及びミューラ行列式などに基づいて得た。
δ＝２πｄ（Ｎｅ−Ｎｏ）／λ                          ……（１０）
Ｔ＝４ｓｉｎ２（θ１）・ｃｏｓ２（θ１）・ｓｉｎ２δ／２……（１１）
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。
【００２７】
具体的には、図４に示すような光線進行角度θ５を０°に、４５°で入射される入射光Ｌの光路を基準（θ６＝０°）とした入射角度θ６を＋１０°（入射面６３２Ｂに対して５５°）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θ５は、入射角度θ６で入射される入射光Ｌの光路を入射面６３２Ｂに投射したときの投射像Ｐと、Ｐ偏光成分の振動面６３２Ｃとのなす角度を、振動面６３２Ｃ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θ５は、０°として表される。
さらに、光線進行角度θ５を０°に固定したままで、入射光Ｌの入射角度θ６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θ６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θ５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θ５が＋９０°の平均偏光変換効率を求めた。
そして、光線進行角度θ５が０°および＋９０°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、１／２波長板６３２の三色偏光変換効率として求めた。
【００２８】
具体的に、１／２波長板６３２の板厚ｄが下限値（２２．７μｍ）、上限値（３７．３μｍ）の場合、三色偏光変換効率は、以下のようになった。
【００２９】
板厚ｄが下限値、光線進行角度θ５が０°、入射角度θ６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。
ここで、図５のグラフにおいて、各入射角度θ６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１１本の線が描かれている。
さらに、板厚ｄが下限値、光線進行角度θ５が９０°、入射角度θ６が−１０°〜＋１０°のときの偏光変換効率は、図６に示すようになった。また、板厚ｄが上限値、光線進行角度θ５が０°，＋９０°、入射角度θ６が−１０°〜＋１０°のときの偏光変換効率は、図７、図８に示すようになった。
そして、図５〜図８の関係に基づいて、板厚ｄが下限値、上限値の１／２波長板６３２における三色偏光変換効率、つまり図５〜図８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。また、板厚ｄが下限値よりも小さい１３μｍの場合、上限値よりも大きい５０μｍの場合の三色偏光変換効率を求めた。さらに、三色偏光変換効率が最大となる板厚ｄを求めた。それらの結果を表１に示す。
【００３０】
【表１】
2009128568.tif 000003
【００３１】
表１に示すように、板厚ｄが下限値、上限値の１／２波長板６３２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。また、板厚ｄが下限値よりも小さい、あるいは、上限値よりも大きい場合、三色偏光変換効率は、０．８未満となっていることがわかる。つまり、偏光変換素子６が入射光対応状態で設置されることで、板厚ｄが２２．７μｍ〜３７．３μｍの１／２波長板６３２が第１光入射面６１１に対して４５°傾斜した状態となる場合、１／２波長板６３２の三色偏光変換効率は、０．８以上になる。
【００３２】
次に、第１実施形態の偏光変換素子６を用いたプロジェクタの一例を図９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。
【００３３】
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６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。
【００３４】
偏光変換素子６は、第２レンズアレイ４２２と重畳レンズ４２４との間に、プロジェクタ１の設計上の照明光軸と、第１，第２光入射面６１１，６２１とが直交し、かつ、１／２波長板６３２の光学軸方位角が３５．３°とな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からの射出光が第１，第２光入射面６１１，６２１に−１０°〜＋１０°の入射角度で入射される。つまり、偏光変換素子６は、入射光対応状態で設置されている。
この偏光変換素子６は、第２レンズアレイ４２２からの三色波長帯の光のＳ偏光成分を偏光分離膜６３１および反射膜６４で反射して射出するとともに、偏光分離膜６３１を透過したＰ偏光成分を１／２波長板６３２により０．８以上の三色偏光変換効率でＳ偏光成分に変換して射出する。つまり、偏光変換素子６は、略１種類の偏光光に変換する。
具体的に、偏光変換素子６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６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。
【００３５】
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、及び反射ミラー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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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の光束入射側及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。
【００３９】
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６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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
偏光変換素子６を構成する１／２波長板６３２を１枚の板状に形成しているので、１／２波長板６３２を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信頼性を有する偏光変換素子６を製造できる。
そして、１／２波長板６３２の板厚ｄを２２．７μｍ〜３７．３μｍに設定しているので、偏光変換素子６を入射光対応状態で設置したときの１／２波長板６３２で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、偏光変換素子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、１／２波長板６３２で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、実用性を有する偏光変換素子６を提供できる。
また、偏光変換素子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。
【００４２】
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１／２波長板を有する偏光変換素子について説明する。
図１、図２に示すように、偏光変換素子６Ａを構成する１／２波長板６３３は、Ｙカット水晶基板を基にして、板厚ｄ１が１７．９μｍ〜３２．０μｍの１枚の板状に形成されている。この１／２波長板６３３は、入射面６３２Ｂに４５°の入射角度で入射光ＬのＰ偏光成分が入射される状態で、かつ、光学軸方位角が３５．３°となる状態で第４傾斜端面６２４に設けられる。
【００４３】
そして、第１実施形態の１／２波長板６３２と同様の方法により、光線進行角度θ５が０°、＋９０°、入射光Ｌの入射角度θ６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、１／２波長板６３３の青色偏光変換効率として求めた。
【００４４】
具体的に、１／２波長板６３３の板厚ｄ１が下限値（１７．９μｍ）、上限値（３２．０μｍ）の場合、青色偏光変換効率は、以下のようになった。
板厚ｄ１が下限値の場合、光線進行角度θ５が−０°、＋９０°のときの偏光変換効率は、図１０、図１１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θ５が０°、＋９０°のときの偏光変換効率は、図１２、図１３に示すようになった。
そして、図１０〜図１３に示すような青色波長帯領域Ａｂで囲まれる部分の偏光変換効率を平均したものを、板厚ｄ１が下限値、上限値の１／２波長板６３３における青色偏光変換効率として求めた。また、板厚ｄ１が１３μｍ、５０μｍの場合の青色偏光変換効率を求めた。さらに、青色偏光変換効率が最大となる板厚ｄ１を求めた。それらの結果を表２に示す。
【００４５】
【表２】
2009128568.tif 000004
【００４６】
表２に示すように、板厚ｄ１が下限値、上限値の１／２波長板６３３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。また、板厚ｄ１が下限値よりも小さい場合、上限値よりも大きい場合、青色偏光変換効率は、０．８未満となっていることがわかる。つまり、偏光変換素子６Ａが入射光対応状態で設置されることで、板厚ｄ１が１７．９μｍ〜３２．０μｍの１／２波長板６３３が第１光入射面６１１に対して４５°傾斜した状態となる場合、１／２波長板６３３の青色偏光変換効率は、０．８以上になる。
【００４７】
この第２実施形態の偏光変換素子６Ａは、例えば図９に示すようなプロジェクタ１の光源装置４１の代わりに、青色波長帯のみの光を射出する青色光源装置、緑色波長帯のみの光を射出する緑色光源装置、赤色波長帯のみの光を射出する赤色光源装置を備えたプロジェクタ（以下、ＲＧＢ光源プロジェクタと称す）に適用することができる。具体的には、偏光変換素子６Ａは、ＲＧＢ光源プロジェクタの青色光源装置の設計上の照明光軸と、第１，第２光入射面６１１，６２１とが直交し、かつ、１／２波長板６３３の光学軸方位角が３５．３°となるように、つまり入射光対応状態で設置される。
また、偏光変換素子６Ａは、図９に示すような構成のうち偏光変換素子６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、プロジェクタ１の設計上の照明光軸と第１，第２光入射面６１１，６２１とが直交し、かつ、１／２波長板６３３の光学軸方位角が３５．３°となるように、つまり入射光対応状態で設置される。
この偏光変換素子６Ａは、入射される青色波長帯の入射光を０．８以上の青色偏光変換効率でＳ偏光成分に変換して射出する。
【００４８】
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。
偏光変換素子６Ａを構成する１／２波長板６３３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偏光変換素子６Ａを製造できる。
そして、１／２波長板６３３の板厚ｄ１を１７．９μｍ〜３２．０μｍに設定しているので、偏光変換素子６Ａを入射光対応状態で設置したときの１／２波長板６３３での青色偏光変換効率を０．８以上にすることができ、実用性を有する偏光変換素子６Ａを提供できる。
また、偏光変換素子６ＡをＲＧＢ光源プロジェクタに使用すると、ＲＧＢ光源プロジェクタ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。
【００４９】
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１／２波長板を有する偏光変換素子について説明する。
図１、図２に示すように、偏光変換素子６Ｂを構成する１／２波長板６３４は、Ｙカット水晶基板を基にして、板厚ｄ２が２２．６μｍ〜４０．４μｍの１枚の板状に形成されている。この１／２波長板６３４は、入射面６３２Ｂに４５°の入射角度で入射光ＬのＰ偏光成分が入射される状態で、かつ、光学軸方位角が３５．３°となる状態で第４傾斜端面６２４に設けられる。
【００５０】
そして、第１実施形態の１／２波長板６３２と同様の方法により、光線進行角度θ５が０°、＋９０°、入射光Ｌの入射角度θ６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、１／２波長板６３４の緑色偏光変換効率として求めた。
【００５１】
具体的に、１／２波長板６３４の板厚ｄ２が下限値（２２．６μｍ）、上限値（４０．４μｍ）の場合、緑色偏光変換効率は、以下のようになった。
板厚ｄ２が下限値の場合、光線進行角度θ５が−０°、＋９０°のときの偏光変換効率は、図１４、図１５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θ５が０°、＋９０°のときの偏光変換効率は、図１６、図１７に示すようになった。
そして、図１４〜図１７に示すような緑色波長帯領域Ａｇで囲まれる部分の偏光変換効率を平均したものを、板厚ｄ２が下限値、上限値の１／２波長板６３４における緑色偏光変換効率として求めた。また、板厚ｄ２が１３μｍ、５０μｍの場合の緑色偏光変換効率を求めた。さらに、緑色偏光変換効率が最大となる板厚ｄ２を求めた。それらの結果を表３に示す。
【００５２】
【表３】
2009128568.tif 000005
【００５３】
表３に示すように、板厚ｄ２が下限値、上限値の１／２波長板６３４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。また、板厚ｄ２が下限値よりも小さい場合、上限値よりも大きい場合、緑色偏光変換効率は、０．８未満となっていることがわかる。つまり、偏光変換素子６Ｂが入射光対応状態で設置されることで、板厚ｄ２が２２．６μｍ〜４０．４μｍの１／２波長板６３４が第１光入射面６１１に対して４５°傾斜した状態となる場合、１／２波長板６３４の緑色偏光変換効率は、０．８以上になる。
【００５４】
この第３実施形態の偏光変換素子６Ｂは、例えばＲＧＢ光源プロジェクタの緑色光源装置の設計上の照明光軸と、第１，第２光入射面６１１，６２１とが直交し、かつ、１／２波長板６３４の光学軸方位角が３５．３°となるように、つまり入射光対応状態で設置される。
また、偏光変換素子６Ｂは、図９に示すような構成のうち偏光変換素子６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、プロジェクタ１の設計上の照明光軸と第１，第２光入射面６１１，６２１とが直交し、かつ、１／２波長板６３４の光学軸方位角が３５．３°となるように、つまり入射光対応状態で設置される。
この偏光変換素子６Ｂは、入射される緑色波長帯の入射光を０．８以上の緑色偏光変換効率でＳ偏光成分に変換して射出する。
【００５５】
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。
偏光変換素子６Ｂを構成する１／２波長板６３４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偏光変換素子６Ｂを製造できる。
そして、１／２波長板６３４の板厚ｄ２を２２．６μｍ〜４０．４μｍに設定しているので、偏光変換素子６Ｂを入射光対応状態で設置したときの１／２波長板６３４での緑色偏光変換効率を０．８以上にすることができ、実用性を有する偏光変換素子６Ｂを提供できる。
また、偏光変換素子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。
【００５６】
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１／２波長板を有する偏光変換素子について説明する。
図１、図２に示すように、偏光変換素子６Ｃを構成する１／２波長板６３５は、Ｙカット水晶基板を基にして、板厚ｄ３が２７．２μｍ〜４８．９μｍの１枚の板状に形成されている。この１／２波長板６３５は、入射面６３２Ｂに４５°の入射角度で入射光ＬのＰ偏光成分が入射される状態で、かつ、光学軸方位角が３５．３°となる状態で第４傾斜端面６２４に設けられる。
【００５７】
そして、第１実施形態の１／２波長板６３２と同様の方法により、光線進行角度θ５が０°、＋９０°、入射光Ｌの入射角度θ６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、１／２波長板６３５の赤色偏光変換効率として求めた。
【００５８】
具体的に、１／２波長板６３５の板厚ｄ３が下限値（２７．２μｍ）、上限値（４８．９μｍ）の場合、赤色偏光変換効率は、以下のようになった。
板厚ｄ３が下限値の場合、光線進行角度θ５が−０°、＋９０°のときの偏光変換効率は、図１８、図１９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θ５が０°、＋９０°のときの偏光変換効率は、図２０、図２１に示すようになった。
そして、図１８〜図２１に示すような赤色波長帯領域Ａｒで囲まれる部分の偏光変換効率を平均したものを、板厚ｄ３が下限値、上限値の１／２波長板６３５における赤色偏光変換効率として求めた。また、板厚ｄ３が１３μｍ、５０μｍの場合の赤色偏光変換効率を求めた。さらに、赤色偏光変換効率が最大となる板厚ｄ３を求めた。それらの結果を表４に示す。
【００５９】
【表４】
2009128568.tif 000006
【００６０】
表４に示すように、板厚ｄ３が下限値、上限値の１／２波長板６３５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。また、板厚ｄ３が下限値よりも小さい場合、上限値よりも大きい場合、赤色偏光変換効率は、０．８未満となっていることがわかる。つまり、偏光変換素子６Ｃが入射光対応状態で設置されることで、板厚ｄ３が２７．２μｍ〜４８．９μｍの１／２波長板６３５が第１光入射面６１１に対して４５°傾斜した状態となる場合、１／２波長板６３５の赤色偏光変換効率は、０．８以上になる。
【００６１】
この第４実施形態の偏光変換素子６Ｃは、例えばＲＧＢ光源プロジェクタの赤色光源装置の設計上の照明光軸と、第１，第２光入射面６１１，６２１とが直交し、かつ、１／２波長板６３５の光学軸方位角が３５．３°となるように、つまり入射光対応状態で設置される。
また、偏光変換素子６Ｃは、図９に示すような構成のうち偏光変換素子６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、プロジェクタ１の設計上の照明光軸と第１，第２光入射面６１１，６２１とが直交し、かつ、１／２波長板６３５の光学軸方位角が３５．３°となるように、つまり入射光対応状態で設置される。
この偏光変換素子６Ｃは、入射される赤色波長帯の入射光を０．８以上の赤色偏光変換効率でＳ偏光成分に変換して射出する。
【００６２】
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。
偏光変換素子６Ｃを構成する１／２波長板６３５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偏光変換素子６Ｃを製造できる。
そして、１／２波長板６３５の板厚ｄ３を２７．２μｍ〜４８．９μｍに設定しているので、偏光変換素子６Ｃを入射光対応状態で設置したときの１／２波長板６３５での赤色偏光変換効率を０．８以上にすることができ、実用性を有する偏光変換素子６Ｃを提供できる。
また、偏光変換素子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。
【００６３】
プロジェクタ光源は例えば白色光の場合、波長帯による輝度分布を有する。しかし、プロジェクタを観察する人間の視感度によって、上記輝度に反して一部の波長帯を明るくしたい場合がある。また、Ｒ光（赤色光）、Ｇ光（緑色光）、Ｂ光（青色光）の単色波長帯光源から合成された投射光を用いるプロジェクタも提案されている。
これらのプロジェクタに本願の偏光変換素子を用いれば、波長帯による偏光効率を最適にでき、特定な波長帯の偏光光を強く得ることができるので、観察する人間は希望した色合いが明るい映像を観察できる。
【００６４】
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、偏光変換素子６、６Ａ，６Ｂ，６Ｃの用途として、プロジェクタに用いる構成を例示したが、これに限定されるものではなく、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】
【００６５】
本発明は、プロジェクタ、その他の装置に用いられる偏光変換素子に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の第１〜第４実施形態にかかる偏光変換素子の構成を示す模式図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＱ部分を拡大した断面図。
【図２】前記第１〜第４実施形態にかかる偏光変換素子の要部を示す模式図であり、（Ａ）は１／２波長板の光学軸方位角を示し、（Ｂ）は投影光学軸方位角を示す。
【図３】前記第１実施形態にかかる光学軸方位角および投影光学軸方位角の関係を示す説明図。
【図４】前記第１実施形態にかかる入射光の光線進行角度及び入射角度を説明する説明図。
【図５】前記第１実施形態にかかる三色波長帯用１／２波長板の板厚が下限値であり、かつ、光線進行角度が０°のときの偏光変換効率を示すグラフ。
【図６】前記第１実施形態にかかる三色波長帯用１／２波長板の板厚が下限値であり、かつ、光線進行角度が＋９０°のときの偏光変換効率を示すグラフ。
【図７】前記第１実施形態にかかる三色波長帯用１／２波長板の板厚が上限値であり、かつ、光線進行角度が０°のときの偏光変換効率を示すグラフ。
【図８】前記第１実施形態にかかる三色波長帯用１／２波長板の板厚が上限値であり、かつ、光線進行角度が＋９０°のときの偏光変換効率を示すグラフ。
【図９】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１０】前記第２実施形態にかかる青色波長帯用１／２波長板の板厚が下限値であり、かつ、光線進行角度が０°のときの偏光変換効率を示すグラフ。
【図１１】前記第２実施形態にかかる青色波長帯用１／２波長板の板厚が下限値であり、かつ、光線進行角度が＋９０°のときの偏光変換効率を示すグラフ。
【図１２】前記第２実施形態にかかる青色波長帯用１／２波長板の板厚が上限値であり、かつ、光線進行角度が０°のときの偏光変換効率を示すグラフ。
【図１３】前記第２実施形態にかかる青色波長帯用１／２波長板の板厚が上限値であり、かつ、光線進行角度が＋９０°のときの偏光変換効率を示すグラフ。
【図１４】前記第３実施形態にかかる緑色波長帯用１／２波長板の板厚が下限値であり、かつ、光線進行角度が０°のときの偏光変換効率を示すグラフ。
【図１５】前記第３実施形態にかかる緑色波長帯用１／２波長板の板厚が下限値であり、かつ、光線進行角度が＋９０°のときの偏光変換効率を示すグラフ。
【図１６】前記第３実施形態にかかる緑色波長帯用１／２波長板の板厚が上限値であり、かつ、光線進行角度が０°のときの偏光変換効率を示すグラフ。
【図１７】前記第３実施形態にかかる緑色波長帯用１／２波長板の板厚が上限値であり、かつ、光線進行角度が＋９０°のときの偏光変換効率を示すグラフ。
【図１８】前記第４実施形態にかかる赤色波長帯用１／２波長板の板厚が下限値であり、かつ、光線進行角度が０°のときの偏光変換効率を示すグラフ。
【図１９】前記第４実施形態にかかる赤色波長帯用１／２波長板の板厚が下限値であり、かつ、光線進行角度が＋９０°のときの偏光変換効率を示すグラフ。
【図２０】前記第４実施形態にかかる赤色波長帯用１／２波長板の板厚が上限値であり、かつ、光線進行角度が０°のときの偏光変換効率を示すグラフ。
【図２１】前記第４実施形態にかかる赤色波長帯用１／２波長板の板厚が上限値であり、かつ、光線進行角度が＋９０°のときの偏光変換効率を示すグラフ。
【符号の説明】
【００６７】
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…偏光変換素子、４１…光源装置、６１，６２…第１，第２透光基材、６３…偏光分離変換層、６４…反射膜、４５１…光変調装置としての液晶パネル、６１１，６２１…第１，第２光入射面、６３１…偏光分離膜、６３２，６３３，６３４，６３５…１／２波長板、Ｌ…入射光
【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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【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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