特許 6413366 偏光変換素子、及びプロジェクター

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6413366

(24)【登録日】2018年10月12日

(45)【発行日】2018年10月31日

(54)【発明の名称】偏光変換素子、及びプロジェクター

(51)【国際特許分類】

   G02B 5/30 20060101AFI20181022BHJP

   G03B 21/00 20060101ALI20181022BHJP

   G03B 21/14 20060101ALI20181022BHJP

   G02F 1/1335 20060101ALI20181022BHJP

【ＦＩ】

   G02B5/30

   G03B21/00 E

   G03B21/14 Z

   G02F1/1335 510

【請求項の数】13

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2014-118784(P2014-118784)

(22)【出願日】2014年6月9日

(65)【公開番号】特開2015-232611(P2015-232611A)

(43)【公開日】2015年12月24日

【審査請求日】2017年5月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100146835

【弁理士】

【氏名又は名称】佐伯 義文

(74)【代理人】

【識別番号】100140774

【弁理士】

【氏名又は名称】大浪 一徳

(72)【発明者】

【氏名】遠藤 隆史

(72)【発明者】

【氏名】岩本 将樹

【審査官】 横川 美穂

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−１９９３０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２４９０７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２３０８５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０２４５６９１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−１１６８９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１５４９８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２２６１２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１２３０３５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ５／３０

Ｇ０２Ｆ １／１３３５

Ｇ０３Ｂ ２１／００

Ｇ０３Ｂ ２１／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の偏光分離膜、第１の反射膜、第１の面、第１の光入射面、を含む第１の光学ブロックと、
第２の偏光分離膜、第２の反射膜、第２の面、第２の光入射面、を含む第２の光学ブロックと、
を備える偏光変換素子であって、
前記第１の光学ブロックと前記第２の光学ブロックとは、前記第１の面が前記第２の面と対向するように接合されており、
前記第１の偏光分離膜は、前記第１の面及び前記第２の面を介して前記第２の偏光分離膜と対向配置され、
前記第１の偏光分離膜は、前記第１の面における前記第１の光入射面から離間した位置において終端しており、
前記第１の面と前記第２の面との間には、反射素子が設けられることを特徴とする偏光変換素子。

【請求項2】

前記第２の偏光分離膜は、前記第２の面における前記第２の光入射面から離間した位置において終端している、請求項１に記載の偏光変換素子。

【請求項3】

前記第１の偏光分離膜と前記第２の偏光分離膜とは、接続されている、請求項２に記載の偏光変換素子。

【請求項4】

前記第１の光学ブロックは、第３の偏光分離膜と、第３の反射膜と、を含み、
前記第１の反射膜は、前記第１の光入射面において終端し、
前記第３の偏光分離膜及び前記第３の反射膜は、前記第１の光入射面において終端し、
前記第１の光入射面における前記第１の反射膜が終端する位置と前記第１の面との距離は、前記第１の光入射面における前記第３の偏光分離膜が終端する位置と前記第１の光入射面における前記第３の反射膜が終端する位置との距離より小さい、請求項１から３のいずれか一項に記載の偏光変換素子。

【請求項5】

前記第２の光学ブロックは、第４の偏光分離膜と、第４の反射膜と、を含み、
前記第２の反射膜は、前記第２の光入射面において終端し、
前記第４の偏光分離膜及び前記第４の反射膜は、前記第２の光入射面において終端し、
前記第２の光入射面における前記第２の反射膜が終端する位置と前記第２の面との距離は、前記第２の光入射面における前記第４の偏光分離膜が終端する位置と前記第２の光入射面における前記第４の反射膜が終端する位置との距離より小さい、請求項４に記載の偏光変換素子。

【請求項6】

前記第１の光学ブロックは、第３の偏光分離膜と、第３の反射膜と、を含み、
前記１の偏光分離膜と前記第１の反射膜とは、平行に配置され、
前記３の偏光分離膜と前記第３の反射膜とは、平行に配置され、
前記第１の偏光分離膜と前記第１の反射膜との間隔は、前記第３の偏光分離膜と前記第３の反射膜との間隔より大きい、請求項１から３のいずれか一項に記載の偏光変換素子。

【請求項7】

前記第２の光学ブロックは、第４の偏光分離膜と、第４の反射膜と、を含み、
前記２の偏光分離膜と前記第２の反射膜とは、平行に配置され、
前記４の偏光分離膜と前記第４の反射膜とは、平行に配置され、
前記第２の偏光分離膜と前記第２の反射膜との間隔は、前記第４の偏光分離膜と前記第４の反射膜との間隔より大きい、請求項６に記載の偏光変換素子。

【請求項8】

第１の偏光分離膜、第１の反射膜、第１の面、第１の光入射面、を含む第１の光学ブロックと、
第２の偏光分離膜、第２の反射膜、第２の面、第２の光入射面、を含む第２の光学ブロックと、
を備える偏光変換素子であって、
前記第１の光学ブロックと前記第２の光学ブロックとは、前記第１の面が前記第２の面と対向するように接合されており、
前記第１の偏光分離膜は、前記第１の面及び前記第２の面を介して前記第２の偏光分離膜と対向配置され、
前記第１の偏光分離膜は、前記第１の面における前記第１の光入射面から離間した位置において終端しており、
前記第１の光学ブロックは、第３の偏光分離膜と、第３の反射膜と、を含み、
前記１の偏光分離膜と前記第１の反射膜とは、平行に配置され、
前記３の偏光分離膜と前記第３の反射膜とは、平行に配置され、
前記第１の偏光分離膜と前記第１の反射膜との間隔は、前記第３の偏光分離膜と前記第３の反射膜との間隔より大きいことを特徴とする偏光変換素子。

【請求項9】

前記第２の偏光分離膜は、前記第２の面における前記第２の光入射面から離間した位置において終端している、請求項８に記載の偏光変換素子。

【請求項10】

前記第１の偏光分離膜と前記第２の偏光分離膜とは、接続されている、請求項９に記載の偏光変換素子。

【請求項11】

前記第１の面と前記第２の面との間には、反射素子が設けられる、請求項８または９に記載の偏光変換素子。

【請求項12】

前記第２の光学ブロックは、第４の偏光分離膜と、第４の反射膜と、を含み、
前記２の偏光分離膜と前記第２の反射膜とは、平行に配置され、
前記４の偏光分離膜と前記第４の反射膜とは、平行に配置され、
前記第２の偏光分離膜と前記第２の反射膜との間隔は、前記第４の偏光分離膜と前記第４の反射膜との間隔より大きい、請求項８から１１のいずれか一項に記載の偏光変換素子。

【請求項13】

請求項１から１２のいずれか一項に記載の偏光変換素子と、
光源と、
前記光源から射出された光を前記偏光変換素子に導光するレンズと、
前記偏光変換素子から射出された光を変調する光変調素子と、
前記光変調素子により変調された光を投射する投射光学系と、
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、偏光変換素子、及びプロジェクターに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１に記載されるように、偏光分離面が対向して設けられた偏光分離ユニットが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７−１９３１１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のような偏光分離ユニット、すなわち、偏光変換素子においては、互いに対向する２つの偏光分離面（偏光分離膜）が光入射面において接するように設計される。
しかし、製造のばらつきによって、対向する偏光分離面同士が光入射面において互いに離間して配置される場合があった。この場合において、光入射面における偏光分離面同士の間に入射した光は、偏光分離面に入射されず偏光変換されない。したがって、偏光分離ユニットの偏光変換効率が低下する問題があった。

【0005】

本発明の一つの態様は、上記問題点に鑑みて成されたものであって、偏光変換効率が低下することを抑制できる偏光変換素子、及びそのような偏光変換素子を備えたプロジェクターを提供することを目的の一つとする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の偏光変換素子の一つの態様は、第１の偏光分離膜、第１の反射膜、第１の面、第１の光入射面、を含む第１の光学ブロックと、第２の偏光分離膜、第２の反射膜、第２の面、第２の光入射面、を含む第２の光学ブロックと、を備える偏光変換素子であって、前記第１の光学ブロックと前記第２の光学ブロックとは、前記第１の面が前記第２の面と対向するように接合されており、前記第１の偏光分離膜は、前記第１の面及び前記第２の面を介して前記第２の偏光分離膜と対向配置され、前記第１の偏光分離膜は、前記第１の面における前記第１の光入射面から離間した位置において終端していることを特徴とする。

【0007】

本発明の偏光変換素子の一つの態様によれば、第１の偏光分離膜が第１の面における第１の光入射面から離間した位置において終端しているため、製造のばらつきが発生した場合であっても、第１の偏光分離膜が、第１の光入射面における第１の面から離間した位置で終端することが抑制される。これにより、光の入射方向と平行な方向から見たとき、第１の偏光分離膜と第１の面との間に隙間が生じることが抑制される。したがって、本発明の偏光変換素子の一つの態様によれば、第１の偏光分離膜に入射しない光の量を低減することができ、その結果、偏光変換効率が低下することを抑制できる。

【0008】

前記第２の偏光分離膜は、前記第２の面における前記第２の光入射面から離間した位置において終端している構成としてもよい。
この構成によれば、第２の光学ブロックにおいても、第２の偏光分離膜が、第２の光入射面における第２の面から離間した位置で終端することが抑制される。これにより、光の入射方向と平行な方向から見たとき、第２の偏光分離膜と第２の面との間に隙間が生じることが抑制される。したがって、第２の偏光分離膜に入射しない光の量を低減することができ、偏光変換効率が低下することをより抑制できる。

【0009】

前記第１の偏光分離膜と前記第２の偏光分離膜とは、接続されている構成としてもよい。
この構成によれば、第１の偏光分離膜と第２の偏光分離膜との隙間を透過する光の量を低減できるため、偏光変換効率が低下することをより抑制できる。

【0010】

前記第１の面と前記第２の面との間には、反射素子が設けられる構成としてもよい。
この構成によれば、第１の偏光分離膜の終端する位置と第１の光入射面との距離が、第２の偏光分離膜の終端する位置と第２の光入射面との距離と異なる場合であっても、第１の偏光分離膜と第２の偏光分離膜との隙間を光が透過することを抑制できる。

【0011】

前記第１の光学ブロックは、第３の偏光分離膜と、第３の反射膜と、を含み、前記第１の反射膜は、前記第１の光入射面において終端し、前記第３の偏光分離膜及び前記第３の反射膜は、前記第１の光入射面において終端し、前記第１の光入射面における前記第１の反射膜が終端する位置と前記第１の面との距離は、前記第１の光入射面における前記第３の偏光分離膜が終端する位置と前記第１の光入射面における前記第３の反射膜が終端する位置との距離より小さい構成としてもよい。
この構成によれば、第１の偏光分離膜と第１の反射膜との間隔と、第３の偏光分離膜と第３の反射膜との間隔とを互いに等しく設計することができる。これにより、例えば、ガラス等の基板が積層された積層体を斜めに切断する製造方法を用いる場合に、複数の基板の厚みを互いに同じにできる。したがって、この構成によれば、製造コストを低減できる。

【0012】

前記第２の光学ブロックは、第４の偏光分離膜と、第４の反射膜と、を含み、前記第２の反射膜は、前記第２の光入射面において終端し、前記第４の偏光分離膜及び前記第４の反射膜は、前記第２の光入射面において終端し、前記第２の光入射面における前記第２の反射膜が終端する位置と前記第２の面との距離は、前記第２の光入射面における前記第４の偏光分離膜が終端する位置と前記第２の光入射面における前記第４の反射膜が終端する位置との距離より小さい構成としてもよい。
この構成によれば、より製造コストを低減できる。

【0013】

前記第１の光学ブロックは、第３の偏光分離膜と、第３の反射膜と、を含み、前記１の偏光分離膜と前記第１の反射膜とは、平行に配置され、前記３の偏光分離膜と前記第３の反射膜とは、平行に配置され、前記第１の偏光分離膜と前記第１の反射膜との間隔は、前記第３の偏光分離膜と前記第３の反射膜との間隔より大きい構成としてもよい。
この構成によれば、第１の光入射面における第１の反射膜が終端する位置と第１の面との距離を、第１の光入射面における第３の偏光分離膜が終端する位置と第１の光入射面における第３の反射膜が終端する位置との距離と等しく保ちながらも、光の入射方向と平行な方向から見たとき、第１の偏光分離膜と第１の面との間に隙間が生じることを抑制することができる。

【0014】

前記第２の光学ブロックは、第４の偏光分離膜と、第４の反射膜と、を含み、前記２の偏光分離膜と前記第２の反射膜とは、平行に配置され、前記４の偏光分離膜と前記第４の反射膜とは、平行に配置され、前記第２の偏光分離膜と前記第２の反射膜との間隔は、前記第４の偏光分離膜と前記第４の反射膜との間隔より大きい構成としてもよい。
この構成によれば、光の入射方向と平行な方向から見たとき、第２の偏光分離膜と第２の面との間に隙間が生じることを抑制することができる。

【0015】

本発明のプロジェクターの一つの態様は、上記の偏光変換素子と、光源と、前記光源から射出された光を前記偏光変換素子に導光するレンズと、前記偏光変換素子から射出された光を変調する光変調素子と、前記光変調素子により変調された光を投射する投射光学系と、を備えることを特徴とする。

【0016】

本発明のプロジェクターの一つの態様によれば、上記の偏光変換素子を備えるため、光の利用効率が低下することを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】第１実施形態のプロジェクターを示す模式図である。

【図2】第１実施形態の偏光変換素子を示す正面図である。

【図3】第１実施形態の偏光変換素子を示す図であって、図２におけるIII−III断面図である。

【図4】第１実施形態の偏光変換素子に光を入射した場合を示す図である。

【図5】第２実施形態の偏光変換素子を示す断面図である。

【図6】第２実施形態の偏光変換素子と第１レンズアレイとを示す図である。

【図7】図６における部分拡大図である。

【図8】第３実施形態の偏光変換素子を示す断面図である。

【図9】第３実施形態の偏光変換素子の効果を説明するための図である。

【図10】比較例の偏光変換素子を示す断面図である。

【図11】比較例の偏光変換素子を示す部分拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るプロジェクターについて説明する。
なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。

【0019】

また、図面においては、適宜３次元直交座標系としてＸＹＺ座標系を示し、Ｚ軸方向を図２及び図３に示す偏光変換素子４０の高さ方向、すなわち、図２の上下方向とし、Ｙ軸方向を偏光変換素子４０の厚み方向、すなわち、図３の上下方向とし、Ｘ軸方向を偏光変換素子４０の幅方向、すなわち、図２の左右方向とする。

【0020】

＜第１実施形態＞
図１は、本実施形態のプロジェクター１を示す模式図である。
プロジェクター１は、図１に示すように、光源２と、凹レンズ２０と、インテグレーター光学系３０と、偏光変換素子４０と、重畳光学系５０と、色分離光学系３と、光変調装置４Ｒと、光変調装置４Ｇと、光変調装置４Ｂと、合成光学系５と、投射光学系６と、を概略備えている。

【0021】

光源２は、照明光ＷＬを凹レンズ２０に向けて射出する。光源２の構成は、特に限定されず、本実施形態において光源２は、例えば、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等のランプと、ランプの光を反射するリフレクターと、を備えている。
光源２から射出された照明光ＷＬは、凹レンズ２０を介して、インテグレーター光学系３０に入射する。

【0022】

インテグレーター光学系３０は、重畳光学系５０と協同して被照明領域における照度分布を均一化するためのものである。インテグレーター光学系３０は、第１レンズアレイ３１と、第２レンズアレイ３２と、を備える。第１レンズアレイ３１と第２レンズアレイ３２とによって、光源２からの照明光ＷＬは、偏光変換素子４０に導光される。偏光変換素子４０は、図２に示したように、中央光入射領域４０ａ、光入射領域４０ｄ、及び光入射領域４０ｅを備えている。偏光変換素子４０の構成については、後段において詳述する。

【0023】

第１レンズアレイ３１は、複数のレンズ３３からなるレンズ列を奇数列備える。本実施形態においては、幅方向（Ｘ軸方向）のレンズ列の数は奇数である。図１においては、幅方向に５つのレンズ列が配列されている。各レンズ３３の幅及び厚みは、一様である。中央のレンズ列のレンズ３３の光軸は、後述する偏光変換素子４０の第１の光学ブロック４１と第２の光学ブロック４２との接合界面を通る。レンズ３３は、特許請求の範囲におけるレンズに相当する。

【0024】

第２レンズアレイ３２は、複数のレンズ３４からなるレンズ列を奇数列備える。第１レンズアレイ３１が備える複数のレンズ列の数に対応して、第２レンズアレイ３２においても、幅方向に５つのレンズ列が配列されている。本実施形態においてレンズ３４の幅は、第１レンズアレイ３１から射出された光を偏光変換素子４０の対応する光入射領域に入射させるように調整されている。

【0025】

本実施形態においては、第２レンズアレイ３２の中央の３つのレンズ列のレンズ３４からの光が中央光入射領域４０ａに入射され、第２レンズアレイ３２の一方の端のレンズ列のレンズ３４からの光が光入射領域４０ｄに入射し、他方の端のレンズ列のレンズ３４からの光が光入射領域４０ｅに入射されるように、第２レンズアレイ３２の各レンズ３４は設計される。例えば、図１に示す例では、レンズ３４は、中央から外側に向かうにしたがって幅が大きくなる。

【0026】

インテグレーター光学系３０を通過した照明光ＷＬは、中央光入射領域４０ａ、光入射領域４０ｄ、及び光入射領域４０ｅから偏光変換素子４０に入射する。偏光変換素子４０は、照明光ＷＬの偏光方向を揃えるものである。

【0027】

偏光変換素子４０を通過することにより偏光方向が揃えられた照明光ＷＬは、複数の光束からなる。複数の光束は重畳光学系５０に入射する。重畳光学系５０は、偏光変換素子４０から射出された複数の光束を被照明領域において互いに重畳させるものである。重畳光学系５０は、例えば、凸レンズから構成されている。インテグレーター光学系３０と重畳光学系５０とによって、被照明領域における照度分布が均一化される。重畳光学系５０から射出された照明光ＷＬは、色分離光学系３に入射する。

【0028】

色分離光学系３は、白色の照明光ＷＬを赤色光ＬＲと緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに分離するためのものである。色分離光学系３は、第１のダイクロイックミラー７ａ及び第２のダイクロイックミラー７ｂと、第１の反射ミラー８ａ、第２の反射ミラー８ｂ及び第３の反射ミラー８ｃと、第１のリレーレンズ９ａ及び第２のリレーレンズ９ｂと、を概略備えている。

【0029】

第１のダイクロイックミラー７ａは、光源２からの照明光ＷＬを赤色光ＬＲと、その他の光（緑色光ＬＧ及び青色光ＬＢ）とに分離する機能を有する。第１のダイクロイックミラー７ａは、分離された赤色光ＬＲを透過するとともに、その他の光（緑色光ＬＧ及び青色光ＬＢ）を反射する。一方、第２のダイクロイックミラー７ｂは、その他の光を緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに分離する機能を有する。第２のダイクロイックミラー７ｂは、分離された緑色光ＬＧを反射するとともに、青色光ＬＢを透過する。

【0030】

第１の反射ミラー８ａは、赤色光ＬＲの光路中に配置されて、第１のダイクロイックミラー７ａを透過した赤色光ＬＲを光変調装置４Ｒに向けて反射する。一方、第２の反射ミラー８ｂ及び第３の反射ミラー８ｃは、青色光ＬＢの光路中に配置されて、第２のダイクロイックミラー７ｂを透過した青色光ＬＢを光変調装置４Ｂに導く。
なお、緑色光ＬＧは、第２のダイクロイックミラー７ｂにより光変調装置４Ｇに向けて反射される。

【0031】

第１のリレーレンズ９ａ及び第２のリレーレンズ９ｂは、青色光ＬＢの光路中における第２のダイクロイックミラー７ｂの光射出側に配置されている。第１のリレーレンズ９ａ及び第２のリレーレンズ９ｂは、青色光ＬＢの光路長が赤色光ＬＲや緑色光ＬＧの光路長よりも長くなることに起因した青色光ＬＢの光損失を補償する機能を有している。

【0032】

光変調装置４Ｒは、赤色光ＬＲを通過させる間に、赤色光ＬＲを画像情報に応じて変調し、赤色光ＬＲに対応した画像光を形成する。光変調装置４Ｇは、緑色光ＬＧを通過させる間に、緑色光ＬＧを画像情報に応じて変調し、緑色光ＬＧに対応した画像光を形成する。光変調装置４Ｂは、青色光ＬＢを通過させる間に、青色光ＬＢを画像情報に応じて変調し、青色光ＬＢに対応した画像光を形成する。

【0033】

光変調装置４Ｒ，光変調装置４Ｇ，光変調装置４Ｂには、例えば透過型の液晶パネルが用いられている。また、液晶パネルの入射側及び射出側には、一対の偏光板（図示せず）が配置されている。

【0034】

光変調装置４Ｒ，光変調装置４Ｇ，光変調装置４Ｂの入射側には、それぞれフィールドレンズ１０Ｒ，フィールドレンズ１０Ｇ，フィールドレンズ１０Ｂが配置されている。フィールドレンズ１０Ｒ，フィールドレンズ１０Ｇ，フィールドレンズ１０Ｂは、光変調装置４Ｒ，光変調装置４Ｇ，光変調装置４Ｂそれぞれに入射する赤色光ＬＲ，緑色光ＬＧ，青色光ＬＢを平行化するためのものである。

【0035】

合成光学系５は、光変調装置４Ｒ，光変調装置４Ｇ，光変調装置４Ｂそれぞれから入射した赤色光ＬＲ，緑色光ＬＧ，青色光ＬＢに対応した画像光を合成し、合成された画像光を投射光学系６に向けて射出する。合成光学系５には、例えばクロスダイクロイックプリズムが用いられている。

【0036】

投射光学系６は、投射レンズ群から構成されている。投射光学系６は、合成光学系５により合成された画像光をスクリーンＳＣＲに向けて拡大投射する。これにより、スクリーンＳＣＲ上には、拡大されたカラー映像が表示される。

【0037】

次に、偏光変換素子４０について詳細に説明する。
図２は、偏光変換素子４０を示す正面図である。図３は、図２におけるIII−III断面図である。
偏光変換素子４０は、図２及び図３に示すように、第１の光学ブロック４１と、第２の光学ブロック４２と、位相差板４７ａと、位相差板４７ｂと、位相差板４８ａと、位相差板４８ｂと、を備える。第１の光学ブロック４１と第２の光学ブロック４２とは、後述する第１の光学ブロック４１の第１の接合面４１ｃが後述する第２の光学ブロック４２の第２の接合面４２ｃと対向して、接合されている。

【0038】

なお、以下の説明においては、各光学ブロックの幅方向（Ｘ軸方向）において、第１の光学ブロック４１と第２の光学ブロック４２との接合界面側を中央側、接合界面と逆側を外側と呼ぶ場合がある。

【0039】

（第１の光学ブロック）
第１の光学ブロック４１は、本実施形態においては、直方体形状である。第１の光学ブロック４１は、例えば、ガラス等で形成されている。
第１の光学ブロック４１は、第１の光入射面４１ａと、第１の光射出面４１ｂと、第１の接合面４１ｃと、少なくとも一つの偏光分離膜と、少なくとも一つの反射膜と、を備える。反射膜は、偏光分離膜から入射する光を反射することができる部材ならば特に限定されず、金属膜、誘電体多層膜等を用いることができる。

【0040】

本実施形態においては、第１の光学ブロック４１は、中央側偏光分離膜４３ａと、外側偏光分離膜４３ｂと、中央側反射膜４５ａと、外側反射膜４５ｂと、を含む。中央側偏光分離膜４３ａと、外側偏光分離膜４３ｂと、中央側反射膜４５ａと、外側反射膜４５ｂとは、Ｚ軸方向に延在する帯状の部材であり、第１の光学ブロック４１の内部に設けられている。以下、主にＸＹ断面図を用いて説明する。

【0041】

第１の接合面４１ｃは、特許請求の範囲における第１の面に相当する。中央側偏光分離膜４３ａは、特許請求の範囲における第１の偏光分離膜に相当する。外側偏光分離膜４３ｂは、特許請求の範囲における第３の偏光分離膜に相当する。中央側反射膜４５ａは、特許請求の範囲における第１の反射膜に相当する。外側反射膜４５ｂは、特許請求の範囲における第３の反射膜に相当する。

【0042】

第１の光入射面４１ａは、第１の光学ブロック４１における光が入射する側（−Ｙ側）の面である。
第１の光射出面４１ｂは、第１の光入射面４１ａに対向する面であり、第１の光学ブロック４１における光が射出される側（＋Ｙ側）の面である。

【0043】

第１の接合面４１ｃは、後述する第２の光学ブロック４２の第２の接合面４２ｃと対向して、第２の光学ブロック４２と接合される側（−Ｘ側）の面である。本実施形態において第１の接合面４１ｃは、第１の光入射面４１ａ及び第１の光射出面４１ｂと直交する。

【0044】

中央側偏光分離膜４３ａは、図３に示すように、第１の接合面４１ｃ及び後述する第２の接合面４２ｃを介して、後述する第２の光学ブロック４２の中央側偏光分離膜４４ａと対向配置されている。中央側偏光分離膜４３ａは、第１の光入射面４１ａに対して４５°傾いて設けられている。中央側偏光分離膜４３ａの一端は、第１の光射出面４１ｂと接続されている。中央側偏光分離膜４３ａの他端は、第１の接合面４１ｃと接続されている。中央側偏光分離膜４３ａが第１の接合面４１ｃと接続される位置は、第１の光入射面４１ａから距離Ｄ１７だけ離間した位置である。言い換えると、中央側偏光分離膜４３ａは、第１の接合面４１ｃにおける第１の光入射面４１ａから離間した位置において終端している。

【0045】

中央側偏光分離膜４３ａは、所定の偏光方向の光を透過させるとともに、その所定の偏光方向と異なる偏光方向の光を反射する。本実施形態においては、例えば、中央側偏光分離膜４３ａはＳ偏光を透過させ、Ｐ偏光を反射する。中央側偏光分離膜４３ａは、例えば、誘電体多層膜から構成される。

【0046】

外側偏光分離膜４３ｂは、本実施啓形態においては、中央側偏光分離膜４３ａと平行に配置されている。すなわち、外側偏光分離膜４３ｂは、第１の光入射面４１ａに対して４５°傾いて設けられている。外側偏光分離膜４３ｂの一端は、第１の光射出面４１ｂと接続されている。外側偏光分離膜４３ｂの他端は、第１の光入射面４１ａと接続されている。すなわち、外側偏光分離膜４３ｂは、第１の光入射面４１ａにおいて終端している。外側偏光分離膜４３ｂは、中央側偏光分離膜４３ａの第１の接合面４１ｃとは逆側（＋Ｘ側）に設けられている。外側偏光分離膜４３ｂは、中央側偏光分離膜４３ａと同様の光学特性を有する。

【0047】

なお、本明細書において平行とは、部材同士が厳密に平行な場合だけでなく、設計誤差の範囲内でわずかに異なる場合も含む。具体的には、例えば、偏光分離膜及び反射膜の第１の光入射面４１ａに対する傾きの差が１°以内である範囲を含む。

【0048】

中央側反射膜４５ａは、中央側偏光分離膜４３ａと外側偏光分離膜４３ｂとの間に設けられている。中央側反射膜４５ａは、中央側偏光分離膜４３ａと平行に、すなわち、第１の光入射面４１ａに対して４５°傾いて配置されている。中央側反射膜４５ａの一端は、第１の光射出面４１ｂに接続されている。中央側反射膜４５ａの他端は、第１の光入射面４１ａに接続されている。すなわち、中央側反射膜４５ａは、第１の光入射面４１ａにおいて終端している。中央側反射膜４５ａは、例えば、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）等の光反射率の高い金属で形成された金属膜である。

【0049】

外側反射膜４５ｂは、外側偏光分離膜４３ｂの中央側反射膜４５ａと逆側（＋Ｘ側）に設けられている。外側反射膜４５ｂは、外側偏光分離膜４３ｂと平行に、すなわち、第１の光入射面４１ａに対して４５°傾いて配置されている。外側反射膜４５ｂの一端は、第１の光射出面４１ｂに接続されている。外側反射膜４５ｂの他端は、第１の光入射面４１ａに接続されている。すなわち、外側反射膜４５ｂは、第１の光入射面４１ａにおいて終端している。外側反射膜４５ｂは、中央側反射膜４５ａと同様に、例えば、金属で形成されている。

【0050】

Ｙ軸方向に見たとき、第１の光射出面４１ｂにおける中央側偏光分離膜４３ａが接続された位置は、第１の光入射面４１ａにおける中央側反射膜４５ａが接続された位置と重なる。Ｙ軸方向に見たとき、第１の光射出面４１ｂにおける中央側反射膜４５ａが接続された位置は、第１の光入射面４１ａにおける外側偏光分離膜４３ｂが接続された位置と重なる。Ｙ軸方向に見たとき、第１の光射出面４１ｂにおける外側偏光分離膜４３ｂが接続された位置は、第１の光入射面４１ａにおける外側反射膜４５ｂが接続された位置と重なる。

【0051】

図２及び図３に示すように、第１の光入射面４１ａにおける第１の接合面４１ｃと中央側反射膜４５ａとの間には、第１中央光入射領域４０ｂが形成されている。第１の光入射面４１ａにおける外側偏光分離膜４３ｂと外側反射膜４５ｂとの間には、光入射領域４０ｄが形成されている。

【0052】

本実施形態においては、第１中央光入射領域４０ｂの幅Ｄ１１ａは、光入射領域４０ｄの幅Ｄ１３よりも小さい。言い換えると、第１の光入射面４１ａにおける中央側反射膜４５ａが終端する位置と第１の接合面４１ｃとの距離は、第１の光入射面４１ａにおける外側偏光分離膜４３ｂが終端する位置と第１の光入射面４１ａにおける外側反射膜４５ｂが終端する位置との距離より小さい。

【0053】

本実施形態においては、第１中央光入射領域４０ｂと光入射領域４０ｄとの間の間隔Ｄ１２は、光入射領域４０ｄの幅Ｄ１３と等しい。間隔Ｄ１２は、第１の光入射面４１ａにおける中央側反射膜４５ａが終端する位置と第１の光入射面４１ａにおける外側偏光分離膜４３ｂが終端する位置との間隔である。

【0054】

本実施形態においては、外側偏光分離膜４３ｂは第１の光入射面４１ａに対して４５°傾いて配置され、かつ、Ｙ軸方向に見たとき、第１の光射出面４１ｂにおける外側偏光分離膜４３ｂが接続された位置は、第１の光入射面４１ａにおける外側反射膜４５ｂが接続された位置と重なる。したがって、光入射領域４０ｄの幅Ｄ１３は、第１の光学ブロック４１の厚み（Ｙ軸方向の寸法）と等しい。また、そのため、第１中央光入射領域４０ｂの幅Ｄ１１ａは、第１の光学ブロック４１の厚みより小さい。

【0055】

図３に示すように、本実施形態においては、中央側偏光分離膜４３ａと中央側反射膜４５ａとの間の間隔Ｄ１４は、外側偏光分離膜４３ｂと外側反射膜４５ｂとの間の間隔Ｄ１６と等しい。中央側反射膜４５ａと外側偏光分離膜４３ｂとの間の間隔Ｄ１５は、間隔Ｄ１４と等しい。

【0056】

（第２の光学ブロック）
第２の光学ブロック４２は、図２及び図３に示すように、本実施形態においては、直方体形状である。第２の光学ブロック４２は、第１の光学ブロック４１と同様に、例えば、ガラス等で形成されている。
第２の光学ブロック４２は、第２の光入射面４２ａと、第２の光射出面４２ｂと、第２の接合面４２ｃと、少なくとも一つの偏光分離膜と、少なくとも一つの反射膜と、を備える。反射膜は、偏光分離膜から入射する光を反射することができる部材ならば特に限定されず、金属膜、誘電体多層膜等を用いることができる。

【0057】

本実施形態においては、第２の光学ブロック４２は、中央側偏光分離膜４４ａと、外側偏光分離膜４４ｂと、中央側反射膜４６ａと、外側反射膜４６ｂと、を含む。中央側偏光分離膜４４ａと、外側偏光分離膜４４ｂと、中央側反射膜４６ａと、外側反射膜４６ｂとは、Ｚ軸方向に延在する帯状の部材であり、第２の光学ブロック４２の内部に設けられている。以下、主にＸＹ断面図を用いて説明する。

【0058】

第２の接合面４２ｃは、特許請求の範囲における第２の面に相当する。中央側偏光分離膜４４ａは、特許請求の範囲における第２の偏光分離膜に相当する。外側偏光分離膜４４ｂは、特許請求の範囲における第４の偏光分離膜に相当する。中央側反射膜４６ａは、特許請求の範囲における第２の反射膜に相当する。外側反射膜４６ｂは、特許請求の範囲における第４の反射膜に相当する。

【0059】

第２の光入射面４２ａは、第２の光学ブロック４２における光が入射する側（−Ｙ側）の面である。第２の光入射面４２ａは、第１の光学ブロック４１の第１の光入射面４１ａと段差なく接続されている。
第２の光射出面４２ｂは、第２の光入射面４２ａに対向する面であり、第２の光学ブロック４２における光が射出される側（＋Ｙ側）の面である。第２の光射出面４２ｂは、第１の光射出面４１ｂと段差なく接続されている。

【0060】

第２の接合面４２ｃは、第１の接合面４１ｃと対向して、第１の光学ブロック４１と接合される側（＋Ｘ側）の面である。本実施形態において第２の接合面４２ｃは、第２の光入射面４２ａ及び第２の光射出面４２ｂと直交する。

【0061】

中央側偏光分離膜４４ａは、第２の光入射面４２ａに対して４５°傾いて設けられている。中央側偏光分離膜４４ａの一端は、第２の光射出面４２ｂと接続されている。中央側偏光分離膜４４ａの他端は、第２の接合面４２ｃと接続されている。中央側偏光分離膜４４ａが第２の接合面４２ｃと接続される位置は、第２の光入射面４２ａから距離Ｄ１７だけ離間した位置である。言い換えると、中央側偏光分離膜４４ａは、第２の接合面４２ｃにおける第２の光入射面４２ａから離間した位置において終端している。中央側偏光分離膜４４ａは、第１の光学ブロック４１の中央側偏光分離膜４３ａと同様の光学特性を有する。

【0062】

本実施形態においては、第２の接合面４２ｃにおける中央側偏光分離膜４４ａが接続される位置と第２の光入射面４２ａとの距離は、第１の接合面４１ｃにおける中央側偏光分離膜４３ａが接続される位置と第１の光入射面４１ａとの距離と等しい。そのため、中央側偏光分離膜４４ａは、第１の接合面４１ｃと第２の接合面４２ｃとが対向して接合されることで、中央側偏光分離膜４３ａと接続されている。

【0063】

ここで、本明細書において、中央側偏光分離膜４３ａと中央側偏光分離膜４４ａとが接続されているとは、偏光変換素子４０の厚み方向（Ｙ軸方向）において、第１の接合面４１ｃにおける中央側偏光分離膜４３ａが接続された位置と、第２の接合面４２ｃにおける中央側偏光分離膜４４ａが接続された位置と、が互いに一致することを含む。また、中央側偏光分離膜４３ａと中央側偏光分離膜４４ａとが接続されているとは、例えば、第１の接合面４１ｃと第２の接合面４２ｃとを接合するための接着剤を介して中央側偏光分離膜４３ａと中央側偏光分離膜４４ａとが接続されていることを含む。

【0064】

外側偏光分離膜４４ｂは、本実施啓形態においては、中央側偏光分離膜４４ａと平行に配置されている。外側偏光分離膜４４ｂの両端は、第２の光射出面４２ｂと第２の光入射面４２ａとにそれぞれ接続されている。すなわち、外側偏光分離膜４４ｂは、第２の光入射面４２ａにおいて終端している。外側偏光分離膜４４ｂは、中央側偏光分離膜４４ａの第２の接合面４２ｃとは逆側（−Ｘ側）に設けられている。外側偏光分離膜４４ｂは、第１の光学ブロック４１の中央側偏光分離膜４３ａと同様の光学特性を有する。

【0065】

中央側反射膜４６ａは、中央側偏光分離膜４４ａと外側偏光分離膜４４ｂとの間に設けられている。外側反射膜４６ｂは、外側偏光分離膜４４ｂの中央側反射膜４６ａと逆側（−Ｘ側）に設けられている。中央側反射膜４６ａ及び外側反射膜４６ｂは、中央側偏光分離膜４４ａ及び外側偏光分離膜４４ｂと平行に配置されている。中央側反射膜４６ａの両端は、それぞれ第２の光射出面４２ｂと第２の光入射面４２ａとに接続されている。外側反射膜４６ｂの両端は、それぞれ第２の光射出面４２ｂと第２の光入射面４２ａとに接続されている。すなわち、中央側反射膜４６ａ及び外側反射膜４６ｂは、第２の光入射面４２ａにおいて終端している。中央側反射膜４６ａ及び外側反射膜４６ｂは、第１の光学ブロック４１の中央側反射膜４５ａと同様に、例えば、金属で形成されている。

【0066】

図２及び図３に示すように、第２の光入射面４２ａにおける第２の接合面４２ｃと中央側反射膜４６ａとの間には、第２中央光入射領域４０ｃが形成されている。第２の光入射面４２ａにおける外側偏光分離膜４４ｂと外側反射膜４６ｂとの間には、光入射領域４０ｅが形成されている。本実施形態においては、第２中央光入射領域４０ｃの幅Ｄ１１ｂは、第１の光学ブロック４１における第１中央光入射領域４０ｂの幅Ｄ１１ａと等しい。

【0067】

第１の光学ブロック４１における第１中央光入射領域４０ｂは、第２の光学ブロック４２における第２中央光入射領域４０ｃと接続されており、中央光入射領域４０ａが形成されている。中央光入射領域４０ａの幅Ｄ１１は、第１中央光入射領域４０ｂの幅Ｄ１１ａ及び第２中央光入射領域４０ｃの幅Ｄ１１ｂが光入射領域４０ｄの幅Ｄ１３よりも小さいため、光入射領域４０ｄの幅Ｄ１３の２倍未満である。

【0068】

本実施形態において、第１の光学ブロック４１と第２の光学ブロック４２とは、第１の接合面４１ｃと第２の接合面４２ｃとの境界に対して、対称に設けられている。すなわち、本実施形態において、中央側偏光分離膜４４ａ、外側偏光分離膜４４ｂ、中央側反射膜４６ａ、及び外側反射膜４６ｂは、第１の接合面４１ｃと第２の接合面４２ｃとの境界に対して、それぞれ中央側偏光分離膜４３ａ、外側偏光分離膜４３ｂ、中央側反射膜４５ａ、及び外側反射膜４５ｂと対称に設けられている。そのため、第２の光学ブロック４２に含まれる各光学素子同士の位置関係は、上述した第１の光学ブロック４１における各光学素子の位置の関係と同様である。

【0069】

（位相差板）
位相差板４７ａは、図３に示すように、第１の光学ブロック４１における第１の光射出面４１ｂの中央側偏光分離膜４３ａと中央側反射膜４５ａとの間に設けられている。位相差板４７ｂは、第１の光射出面４１ｂの外側偏光分離膜４３ｂと外側反射膜４５ｂとの間に設けられている。位相差板４８ａは、第２の光学ブロック４２における第２の光射出面４２ｂの中央側偏光分離膜４４ａと中央側反射膜４６ａとの間に設けられている。位相差板４８ｂは、第２の光射出面４２ｂの外側偏光分離膜４４ｂと外側反射膜４６ｂとの間に設けられている。

【0070】

位相差板４７ａは、例えば、λ／２板である。位相差板４７ａは、透過する光の位相差を半波長分ずらし、光の偏光方向を変える。すなわち、位相差板４７ａに入射したＳ偏光はＰ偏光となって射出され、位相差板４７ａに入射したＰ偏光はＳ偏光となって射出される。位相差板４７ｂ、位相差板４８ａ、及び位相差板４８ｂは、位相差板４７ａと同様の光学特性を有する。

【0071】

図４は、偏光変換素子４０に入射した光の進み方を示す断面図である。図４においては、偏光変換素子４０に入射する光として光Ｌ１、光Ｌ２、及び光Ｌ３を示している。光Ｌ１は、中央光入射領域４０ａに入射される光である。光Ｌ２は、第１の光学ブロック４１の光入射領域４０ｄに入射される光である。光Ｌ３は、第２の光学ブロック４２の光入射領域４０ｅに入射される光である。

【0072】

本実施形態においては、光Ｌ１は、図１に示す第１レンズアレイ３１が備える中央の３つのレンズ列のレンズ３３から第２レンズアレイ３２を介して偏光変換素子４０に入射する光である。光Ｌ２は、第１レンズアレイ３１の一方の端のレンズ列のレンズ３３から第２レンズアレイ３２を介して偏光変換素子４０に入射する光である。光Ｌ３は、第１レンズアレイ３１の他方の端のレンズ列のレンズ３３から第２レンズアレイ３２を介して偏光変換素子４０に入射する光である。

【0073】

図４に示すように、中央光入射領域４０ａに入射した光Ｌ１のうち、第１中央光入射領域４０ｂに入射した光を光Ｌ１ｂとする。光Ｌ１ｂは、中央側偏光分離膜４３ａに入射する。光Ｌ１ｂのうちＰ偏光成分は、中央側偏光分離膜４３ａを透過し、光Ｌ１１ａとして第１の光射出面４１ｂから射出される。光Ｌ１ｂのうちＳ偏光成分は、中央側偏光分離膜４３ａによって中央側反射膜４５ａに向けて９０°折り曲げられて反射され、中央側反射膜４５ａに入射される。中央側反射膜４５ａに入射されたＳ偏光成分は、再度９０°折り曲げられ、第１の光射出面４１ｂを介して位相差板４７ａに入射される。位相差板４７ａに入射されたＳ偏光成分は、Ｐ偏光成分に変換され、光Ｌ１２ａとして光Ｌ１１ａと同じ方向（Ｙ軸方向）に射出される。

【0074】

光Ｌ１のうち、第２中央光入射領域４０ｃに入射した光を光Ｌ１ｃとする。光Ｌ１ｃは、中央側偏光分離膜４４ａに入射し、上述したのと同様にして、Ｐ偏光である光Ｌ１１ｂ及び光Ｌ１２ｂとして偏光変換素子４０から同じ方向（Ｙ軸方向）に射出される。光Ｌ２も同様にして、Ｐ偏光である光Ｌ２１および光Ｌ２２として偏光変換素子４０から射出される。光Ｌ３も同様にして、Ｐ偏光である光Ｌ３１および光Ｌ３２として偏光変換素子４０から射出される。
以上により、偏光変換素子４０に入射した光は、Ｐ偏光に変換されて射出される。

【0075】

本実施形態によれば、中央側偏光分離膜４３ａが、第１の接合面４１ｃ上の第１の光入射面４１ａから離間した位置で終端しているため、光の利用効率が低下することを抑制できる。以下、詳細に説明する。

【0076】

図１０は、比較例の偏光変換素子４４０を示す断面図である。図１１は、偏光変換素子４４０を示す部分拡大断面図である。
なお、以下の説明において上記実施形態と同様の構成については、適宜同一の符号を付す等により説明を省略する場合がある。

【0077】

偏光変換素子４４０は、図１０に示すように、第１の光学ブロック４４１と、第２の光学ブロック４４２と、を備える。
第１の光学ブロック４４１は、第１の光入射面４４１ａと、第１の光射出面４４１ｂと、第１の接合面４４１ｃと、中央側偏光分離膜４４３ａと、を含む。
第２の光学ブロック４４２は、第２の光入射面４４２ａと、第２の光射出面４４２ｂと、第２の接合面４４２ｃと、中央側偏光分離膜４４４ａと、を含む。

【0078】

第１の光学ブロック４４１と第２の光学ブロック４４２とは、第１の接合面４４１ｃと第２の接合面４４２ｃとが対向するようにして接合されている。第１の光入射面４４１ａにおける中央側反射膜４５ａが接続された位置と、第２の光入射面４４２ａにおける中央側反射膜４６ａが接続された位置との間には、中央光入射領域４４０ａが形成されている。

【0079】

偏光変換素子４４０においては、中央側偏光分離膜４４３ａは、第１の光入射面４４１ａと第１の接合面４４１ｃとの交点と接続されるように設計され、中央側偏光分離膜４４４ａは、第２の光入射面４４２ａと第２の接合面４４２ｃとの交点と接続されるように設計される。

【0080】

ここで、比較例の偏光変換素子４４０においては、製造のばらつきによって、図１１に示すように、中央側偏光分離膜４４３ａは、第１の光入射面４４１ａにおける第１の接合面４４１ｃから離間した位置に接続される場合があり、中央側偏光分離膜４４４ａは、第２の光入射面４４２ａにおける第２の接合面４４２ｃから離間した位置に接続される場合がある。なお、図１１においては、中央側偏光分離膜４４３ａが、第１の光入射面４４１ａにおける第１の接合面４４１ｃから離間した位置に接続され、かつ、中央側偏光分離膜４４４ａが、第２の光入射面４４２ａにおける第２の接合面４４２ｃから離間した位置で接続される場合について示している。

【0081】

このような場合においては、中央側偏光分離膜４４３ａと中央側偏光分離膜４４４ａとの間、すなわち、中央光入射領域４４０ａの中央部に隙間４７１が形成される。そのため、中央光入射領域４４０ａに入射した光のうち隙間４７１を通る光は、偏光分離膜に入射されずに、第１の光射出面４４１ｂまたは第２の光射出面４４２ｂから射出されるため、偏光変換されない。したがって、偏光変換素子４４０の偏光変換効率が低下する場合があった。

【0082】

これに対して、本実施形態によれば、中央側偏光分離膜４３ａは、第１の接合面４１ｃにおける第１の光入射面４１ａから離間した位置で接続され、中央側偏光分離膜４４ａは、第２の接合面４２ｃにおける第２の光入射面４２ａから離間した位置で接続されている。そのため、製造のばらつきが生じた場合であっても、中央側偏光分離膜４３ａが、第１の光入射面４１ａにおける第１の接合面４１ｃから離間した位置で接続されること、あるいは、中央側偏光分離膜４４ａが、第２の光入射面４２ａにおける第２の接合面４２ｃから離間した位置で接続されることが抑制され、中央光入射領域４０ａに隙間が生じにくい。したがって、本実施形態によれば、偏光変換素子４０の中央光入射領域４０ａに入射される光のうち偏光変換されない成分を低減することができ、結果として、偏光変換素子４０の偏光変換効率が低下することを抑制できる。

【0083】

また、本実施形態においては、中央光入射領域４０ａには、第１レンズアレイ３１のレンズ３３のうち中央の３つのレンズ列のレンズによって集光された光Ｌ１が入射される。そのため、中央のレンズ列のレンズ３３からの光が中央光入射領域４０ａの中央部に入射する。本実施形態においては、上述したように中央光入射領域４０ａの中央部に隙間が生じることを回避できる、あるいは、中央光入射領域４０ａの中央部に生じる隙間を小さくすることができる。したがって、中央光入射領域４０ａに第１レンズアレイ３１の中央の３つのレンズ列から光が入射する構成において特に効果が高い。言い換えれば、１つのレンズ３３から射出された光が第１中央光入射領域４０ｂと第２中央光入射領域４０ｃとに入射するような構成において特に効果が高い。

【0084】

また、本実施形態によれば、第１中央光入射領域４０ｂの幅Ｄ１１ａは、光入射領域４０ｄの幅Ｄ１３よりも小さい。そのため、本実施形態のように、中央側偏光分離膜４３ａと中央側反射膜４５ａとの間隔Ｄ１４と、外側偏光分離膜４３ｂと外側反射膜４５ｂとの間隔Ｄ１６とを等しくすることができる。

【0085】

偏光変換素子４０の製造方法の一例としては、各間に反射膜と偏光分離膜とを交互に挟むようにしてガラス等からなる複数の基板を積層して積層体を形成し、その積層体を基板の主面に対して斜めに切断して製造する方法が挙げられる。このような製造方法を用いる場合、中央側偏光分離膜４３ａと中央側反射膜４５ａとの間隔Ｄ１４と、外側偏光分離膜４３ｂと外側反射膜４５ｂとの間隔Ｄ１６とはそれぞれ、積層される基板の厚みである。そのため、間隔Ｄ１４と間隔Ｄ１６とを同じにできることにより、積層する複数の基板として同じ厚みの基板を用いることができる。したがって、本実施形態によれば、上記のような製造方法を用いる場合に、偏光変換素子４０の製造コストを低減できる。

【0086】

また、本実施形態によれば、中央側反射膜４５ａと外側偏光分離膜４３ｂとの間隔Ｄ１５は、中央側偏光分離膜４３ａと中央側反射膜４５ａとの間隔Ｄ１４と等しい。そのため、上記の製造方法を用いる場合に、より製造コストを低減できる。

【0087】

また、本実施形態によれば、第１の光学ブロック４１と第２の光学ブロック４２とが、第１の接合面４１ｃと第２の接合面４２ｃとの境界に対して対称に設けられている。そのため、偏光変換素子４０から射出される光の対称性を向上できる。

【0088】

また、本実施形態のプロジェクター１によれば、偏光変換効率が低下することを抑制できる偏光変換素子４０を備えるため、光の利用効率が低下することを抑制できる。

【0089】

なお、本実施形態においては、以下の構成を採用してもよい。

【0090】

本実施形態においては、第１の光学ブロック４１の第１の接合面４１ｃにおいて中央側偏光分離膜４３ａが終端する位置と、第２の光学ブロック４２の第２の接合面４２ｃにおいて中央側偏光分離膜４４ａが終端する位置とが厚み方向においてずれていてもよい。すなわち、中央側偏光分離膜４３ａと中央側偏光分離膜４４ａとが接続されていなくてもよい。

【0091】

また、本実施形態においては、第２の光学ブロック４２の中央側偏光分離膜４４ａは、第２の光入射面４２ａと接続されていてもよい。

【0092】

また、上記説明においては、中央光入射領域４０ａに３つのレンズ列から射出された光が入射する構成としたが、これに限られない。本実施形態においては、例えば、中央光入射領域４０ａに１つのレンズ列から射出された光が入射してもよいし、５つ以上の奇数列のレンズ列から射出された光が入射してもよい。

【0093】

＜第２実施形態＞
第２実施形態は、第１実施形態に対して、中央側偏光分離膜と中央側反射膜との間隔が、外側偏光分離膜と外側反射膜との間隔よりも大きい点において異なる。
なお、以下の説明においては、上記実施形態と同様の構成については、適宜同一の符号を付す等によって説明を省略する場合がある。

【0094】

図５は、本実施形態の偏光変換素子１４０を示す断面図である。
本実施形態の偏光変換素子１４０は、図５に示すように、第１の光学ブロック１４１と、第２の光学ブロック１４２と、位相差板１４７ａと、位相差板１４８ａと、を備える。
位相差板１４７ａ及び位相差板１４８ａは、第１実施形態における位相差板４７ａ及び位相差板４８ａと同様である。

【0095】

第１の光学ブロック１４１は、第１の光入射面１４１ａと、第１の光射出面１４１ｂと、第１の接合面１４１ｃと、中央側偏光分離膜１４３ａと、を含む。
第１の接合面１４１ｃは、特許請求の範囲における第１の面に相当する。中央側偏光分離膜１４３ａは、特許請求の範囲における第１の偏光分離膜に相当する。

【0096】

第２の光学ブロック１４２は、第２の光入射面１４２ａと、第２の光射出面１４２ｂと、第２の接合面１４２ｃと、中央側偏光分離膜１４４ａと、を含む。
第２の接合面１４２ｃは、特許請求の範囲における第２の面に相当する。中央側偏光分離膜１４４ａは、特許請求の範囲における第２の偏光分離膜に相当する。

【0097】

第１の光入射面１４１ａは、第１実施形態の第１の光入射面４１ａと同様である。第１の光射出面１４１ｂは、第１実施形態の第１の光射出面４１ｂと同様である。第１の接合面１４１ｃは、第１実施形態の第１の接合面４１ｃと同様である。
第２の光入射面１４２ａは、第１実施形態の第２の光入射面４２ａと同様である。第２の光射出面１４２ｂは、第１実施形態の第２の光射出面４２ｂと同様である。第２の接合面１４２ｃは、第１実施形態の第２の接合面４２ｃと同様である。

【0098】

中央側偏光分離膜１４３ａ及び中央側偏光分離膜１４４ａは、第１実施形態の中央側偏光分離膜４３ａ及び中央側偏光分離膜４４ａと同様に配置されている。第１の接合面１４１ｃ及び第２の接合面１４２ｃにおいて終端する位置は、第１の光入射面１４１ａ及び第２の光入射面１４２ａから距離Ｄ２７だけ離間した位置である。

【0099】

第１の光学ブロック１４１と第２の光学ブロック１４２とは、第１実施形態と同様に、第１の接合面１４１ｃが第２の接合面１４２ｃと対向して、接合されている。第１の光学ブロック１４１と第２の光学ブロック１４２とは、第１の接合面１４１ｃと第２の接合面１４２ｃとの境界に対して、対称に設けられている。そのため、以下の説明においては、代表して第１の光学ブロック１４１についてのみ説明する場合がある。

【0100】

第１の光入射面１４１ａにおける第１の接合面１４１ｃと中央側反射膜４５ａとの間には、第１中央光入射領域１４０ｂが形成されている。本実施形態においては、第１中央光入射領域１４０ｂの幅Ｄ２１ａは、光入射領域４０ｄの幅Ｄ１３と等しい。言い換えると、第１の光入射面１４１ａにおける中央側反射膜４５ａが終端する位置と第１の接合面１４１ｃとの距離は、第１の光入射面１４１ａにおける外側偏光分離膜４３ｂが終端する位置と第１の光入射面１４１ａにおける外側反射膜４５ｂが終端する位置との距離と等しい。

【0101】

本実施形態においては、第１の光入射面１４１ａにおける外側反射膜４５ｂが終端する位置と、第１の光入射面１４１ａの外側（＋Ｘ側）の端部との距離は、第１中央光入射領域１４０ｂの幅Ｄ２１ａと等しい。本実施形態において、中央側反射膜４５ａと外側偏光分離膜４３ｂと外側反射膜４５ｂとは、第１の光入射面１４１ａを幅方向（Ｘ軸方向）に４等分するように第１の光入射面１４１ａに接続されている。

【0102】

第２の光入射面１４２ａにおける第２の接合面１４２ｃと中央側反射膜４６ａとの間には、第２中央光入射領域１４０ｃが形成されている。第２中央光入射領域１４０ｃの幅Ｄ２１ｂは、第１中央光入射領域１４０ｂの幅Ｄ２１ａと等しい。そのため、第１中央光入射領域１４０ｂと第２中央光入射領域１４０ｃとによって形成される中央光入射領域１４０ａの幅Ｄ２１は、光入射領域４０ｄの幅Ｄ１３の２倍となる。

【0103】

本実施形態においては、中央側偏光分離膜１４３ａと中央側反射膜４５ａとの間の間隔Ｄ２４は、外側偏光分離膜４３ｂと外側反射膜４５ｂとの間の間隔Ｄ１６よりも大きい。

【0104】

第１の光射出面１４１ｂの中央側偏光分離膜１４３ａが接続された位置と、第１の光入射面１４１ａの中央側反射膜４５ａが接続された位置とは、偏光変換素子１４０の幅方向（Ｘ軸方向）において距離Ｄ２８だけ離間している。本実施形態において距離Ｄ２８は、第１レンズアレイ３１から第１中央光入射領域１４０ｂに入射する光全体が、中央側偏光分離膜１４３ａに入射されるように設定されている。以下、詳細に説明する。

【0105】

図６は、偏光変換素子１４０と第１レンズアレイ３１とを示す図である。図７は、図６の部分拡大図である。第２レンズアレイ３２は偏光変換素子１４０における光の強度分布にあまり影響しないため、図６及び図７においては、第２レンズアレイ３２の図示を省略している。
本実施形態においては、図６に示すように、中央光入射領域１４０ａには、第１レンズアレイ３１の中央のレンズ列のレンズ３３ａと、レンズ３３ａの両隣のレンズ列のレンズ３３ｂ及びレンズ３３ｃと、から射出される光が入射する。距離Ｄ２８は、図６及び図７に示す光Ｌ４が中央側偏光分離膜１４３ａに入射されるように設定される。

【0106】

光Ｌ４は、レンズ３３ｂの外側（＋Ｘ側）の端部から射出され、中央光入射領域１４０ａの外側（＋Ｘ側）の端部、すなわち、第１中央光入射領域１４０ｂの外側（＋Ｘ側）の端部に入射される光である。光Ｌ４が、中央側偏光分離膜１４３ａに入射される場合には、レンズ３３ａ、レンズ３３ｂ、及びレンズ３３ｃから第１中央光入射領域１４０ｂに入射する光は、すべて中央側偏光分離膜１４３ａに入射される。

【0107】

光Ｌ４が中央光入射領域１４０ａに入射する角度θ１は、以下の（式１）及び（式２）で表せる。
（式１）θ１＝ａｔａｎ（（Ｗ５−Ｄ２１ａ）／Ｗ３）
（式２）Ｗ５＝１．５・Ｗ１／Ｎ
Ｗ１は、第１レンズアレイ３１におけるレンズ３３全体の幅（Ｘ軸方向の寸法）である。Ｗ３は、レンズ３３と偏光変換素子１４０との間隔である。Ｗ５は、レンズ３３ｂの外側（＋Ｘ側）の端部からレンズ３３ａの光軸までの距離である。Ｎは、レンズ列の数であり、本実施形態においては５である。本実施形態においては、レンズ３３ａの光軸が第１の光学ブロック１４１と第２の光学ブロック１４２との接合界面を通るため、距離Ｗ５は、レンズ３３の幅の１．５倍となる。

【0108】

また、本実施形態においては、上述したように第１の光入射面１４１ａは４等分されているため、第１中央光入射領域１４０ｂの幅Ｄ２１ａは、以下の（式３）で表せる。
（式３）Ｄ２１ａ＝Ｗ２／（２・（Ｎ−１））
Ｗ２は、偏光変換素子１４０の幅（Ｘ軸方向の寸法）である。

【0109】

光Ｌ４が角度θ１で第１の光学ブロック１４１に入射すると屈折され、角度θ２で第１の光学ブロック１４１内を進む。屈折された後の光Ｌ４の角度θ２は、以下の（式４）で表せる。
（式４）θ２＝ａｓｉｎ（ｓｉｎθ１／ｎ）
ｎは、偏光変換素子１４０における第１の光学ブロック１４１の空気に対する相対屈折率である。

【0110】

図７に示すように、第１の光学ブロック１４１内を角度θ２で進んだ光Ｌ４は、第１の光射出面１４１ｂから射出される。光Ｌ４の第１の光入射面１４１ａにおける入射位置と、光Ｌ４の第１の光射出面１４１ｂにおける射出位置との幅方向（Ｘ軸方向）の距離Ｄｍａｘは、以下の（式５）で表せる。
（式５）Ｄｍａｘ＝Ｗ４・ｔａｎθ２
Ｗ４は、偏光変換素子１４０、すなわち、第１の光学ブロック１４１の厚み（Ｙ軸方向の寸法）である。

【0111】

本実施形態において、距離Ｄ２８は、距離Ｄｍａｘ以下となるように設定されている。距離Ｄ２８がこのように設定されることで、第１レンズアレイ３１から中央光入射領域１４０ａの第１中央光入射領域１４０ｂに入射する光全体が、中央側偏光分離膜１４３ａに入射される。

【0112】

ここで、本実施形態においては、第１中央光入射領域１４０ｂの幅Ｄ２１ａが光入射領域４０ｄの幅Ｄ１３と等しく、光入射領域４０ｄの幅Ｄ１３は、第１実施形態において述べたように、第１の光学ブロック４１の厚み（Ｙ軸方向の寸法）と等しい。これにより、第１中央光入射領域１４０ｂの幅Ｄ２１ａは、第１の光学ブロック４１の厚みと等しい。また、中央側偏光分離膜１４３ａが第１の光入射面１４１ａに対して４５°傾いている。そのため、本実施形態において、距離Ｄ２８は、距離Ｄ２７と等しい。したがって、本実施形態においては、第１の接合面１４１ｃにおいて中央側偏光分離膜１４３ａが終端する位置と第１の光入射面１４１ａとの距離Ｄ２７は、距離Ｄｍａｘ以下に設定されている。

【0113】

本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、偏光変換素子の偏光変換効率が低下することを抑制できる。

【0114】

また、本実施形態によれば、中央側偏光分離膜１４３ａと中央側反射膜４５ａとの間隔Ｄ２４が外側偏光分離膜４３ｂと外側反射膜４５ｂとの間隔Ｄ１６よりも大きいため、本実施形態のように第１中央光入射領域１４０ｂの幅Ｄ２１ａと光入射領域４０ｄの幅Ｄ１３とを等しく設定することができる。これにより、インテグレーター光学系３０によって偏光変換素子１４０に入射される光の角度を各光入射領域に合わせて設計する手間が省ける。

【0115】

また、光入射領域の幅が狭い場合には、インテグレーター光学系３０によって光の角度を大きくする必要がある。そのため、角度の大きい光が偏光変換素子に入射されやすく、偏光変換素子から射出された光が、他の光学部材によってけられ、プロジェクターの光の利用効率が低下する虞がある。

【0116】

これに対して、本実施形態によれば、第１中央光入射領域１４０ｂの幅Ｄ２１ａを光入射領域４０ｄの幅Ｄ１３と等しくできるため、第１中央光入射領域１４０ｂの幅Ｄ２１ａが他の光入射領域の幅よりも小さくなることを抑制できる。これにより、本実施形態によれば、偏光変換素子の偏光変換効率が低下することを抑制しつつ、プロジェクターの光の利用効率が低下することを抑制できる。

【0117】

＜第３実施形態＞
第３実施形態は、第１実施形態に対して、第１の光学ブロック４１と第２の光学ブロック４２との間に反射素子６０が設けられている点において異なる。
なお、以下の説明においては、上記実施形態と同様の構成については、適宜同一の符号を付す等によって説明を省略する場合がある。

【0118】

図８は、本実施形態の偏光変換素子２４０を示す断面図である。
偏光変換素子２４０は、図８に示すように、反射素子６０を備える。
反射素子６０は、第１の光学ブロック４１の第１の接合面４１ｃと第２の光学ブロック４２の第２の接合面４２ｃとの間に設けられている。すなわち、第１の光学ブロック４１と第２の光学ブロック４２とは、第１の接合面４１ｃと第２の接合面４２ｃとが対向するようにして、反射素子６０を介して接合されている。
反射素子６０は、例えば、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）等の光反射率の高い金属等によって構成され、入射した光を反射する。

【0119】

第１の光入射面４１ａにおける中央側反射膜４５ａの接続位置と、第２の光入射面４２ａにおける中央側反射膜４６ａの接続位置との間には、中央光入射領域２４０ａが形成されている。

【0120】

本実施形態によれば、偏光変換効率が低下することをより抑制できる。
図９は、本実施形態の効果を説明するための図である。図９に示す偏光変換素子３４０は、例えば、第１実施形態の偏光変換素子において製造のばらつきによって、対向する中央側偏光分離膜同士が接続されていないような場合である。

【0121】

図９に示すように、偏光変換素子３４０は、第１の光学ブロック３４１と、第２の光学ブロック３４２と、を備える。
第１の光学ブロック３４１は、第１の接合面３４１ｃと、中央側偏光分離膜３４３ａと、を含む。
第２の光学ブロック３４２は、第２の接合面３４２ｃと、中央側偏光分離膜３４４ａと、を含む。

【0122】

第１の接合面３４１ｃにおいて中央側偏光分離膜３４３ａが終端する位置と、第２の接合面３４２ｃにおいて中央側偏光分離膜３４４ａが終端する位置とは、厚み方向（Ｙ軸方向）において異なる。そのため、第１の接合面３４１ｃと第２の接合面３４２ｃとの境界に隙間３７０が形成される。このような場合においては、例えば、偏光変換素子３４０に角度の大きい光が入射すると、図９に示す光Ｌ５のように隙間３７０を透過する虞がある。隙間３７０を透過する光Ｌ５は、中央側偏光分離膜３４３ａ及び中央側偏光分離膜３４４ａに入射されないため、偏光変換されない。

【0123】

これに対して本実施形態によれば、図８に示すように、第１の光学ブロック４１と第２の光学ブロック４２との間に反射素子６０が設けられているため、製造のばらつきによって隙間３７０が生じた場合であっても、隙間３７０に入射する光は反射素子６０によって反射され、中央側偏光分離膜４３ａまたは中央側偏光分離膜４４ａに入射されやすい。したがって、本実施形態によれば、中央光入射領域２４０ａに入射された光のうち偏光変換されない成分を低減することができ、偏光変換効率が低下することをより抑制できる。

【0124】

なお、上記説明した実施形態においては、反射素子６０は、第１の接合面４１ｃと第２の接合面４２ｃとの間全体に設けられる構成としたが、これに限られない。本実施形態においては、反射素子６０は、第１の接合面４１ｃと第２の接合面４２ｃとの間の一部に設けられる構成であってもよい。

【0125】

なお、上記説明した実施形態においては、第１レンズアレイ３１及び第２レンズアレイ３２が、それぞれ奇数のレンズ列、すなわち、５列備える構成としたが、本発明の適用範囲にはこれに限られるものではない。本発明は、第１レンズアレイ３１及び第２レンズアレイ３２が偶数のレンズ列を備える構成のプロジェクターに適用することもできる。

【符号の説明】

【0126】

１…プロジェクター、２…光源、６…投射光学系、３３，３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３４…レンズ、４０，１４０，２４０，３４０…偏光変換素子、４１，１４１，３４１…第１の光学ブロック、４１ａ，１４１ａ…第１の光入射面、４１ｃ，１４１ｃ，３４１ｃ…第１の接合面（第１の面）、４２，１４２，３４２…第２の光学ブロック、４２ａ，１４２ａ…第２の光入射面、４２ｃ，１４２ｃ，３４２ｃ…第２の接合面（第２の面）、４３ａ，１４３ａ，３４３ａ…中央側偏光分離膜（第１の偏光分離膜）、４３ｂ…外側偏光分離膜（第３の偏光分離膜）、４４ａ，１４４ａ，３４４ａ…中央側偏光分離膜（第２の偏光分離膜）、４４ｂ…外側偏光分離膜（第４の偏光分離膜）、４５ａ…中央側反射膜（第１の反射膜）、４５ｂ…外側反射膜（第３の反射膜）、４６ａ…中央側反射膜（第２の反射膜）、４６ｂ…外側反射膜（第４の反射膜）、６０…反射素子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】