JP2005326575A - 偏光回転素子、偏光変換素子、照明装置及び画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】波長板を使うことなく偏光方向を任意に回転でき、高効率で低コストな偏光回転素子を実現する。
【解決手段】本発明の偏光回転素子は、互いに直交する２つの反射面１ａ，１ｂでなる屋根型反射面対（例えば屋根型ミラーまたはプリズム）１で構成され、該２つの反射面１ａ，１ｂの交線（稜線）を、入射光の偏光方向に対して所定の角度θ傾けた配置とした。これにより、波長板を利用することなく、２つの反射面１ａ，１ｂで構成した単純な屋根型反射面対１を傾けた単純な構成で偏光を回転できる。また、傾けた角度θの調整で、非常に効率のよい偏光の回転が行える。さらには、反射を用いて偏光方向を回転させるので、波長によるリターデション差がなくなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、偏光方向を回転させる偏光回転素子及び、その偏光回転素子を用い、偏光方向を揃えて光利用効率の高い偏光変換を行なう偏光変換素子及び、その偏光変換素子を用いた照明装置及び画像表示装置に関する。

従来の偏光変換器（偏光変換素子）は、例えば図１８に示すような構成となっており、第一の偏光分離素子１０１と、第二の偏光分離素子１０２と、第二の偏光分離素子１０２に設けられた遮光膜１０３とλ／２板１０４で構成されている。この偏光変換器（偏光変換素子）では、入射光を第一の偏光分離素子１０１の４５度方向に傾いた偏光分離膜（ＰＢＳ）１０１ａへと入射させ、該偏光分離膜（ＰＢＳ）１０１ａを透過した透過光と、偏光分離膜（ＰＢＳ）１０１ａで９０度反射された反射光とに分離する。反射光は隣接する第二の偏光分離素子１０２の偏光分離膜（ＰＢＳ）１０２ａで反射され、出射方向に配置されたλ／２板１０４を通過して、偏光方向を９０度回転させられて、先の透過光と同じ偏光方向となって利用される。
このような構成の偏光変換器（偏光変換素子）では、入射光を効率よく偏光分離膜（ＰＢＳ）に入射させるために、入射側の偏光分離膜（ＰＢＳ）のピッチに対応して集光素子アレイを用いることが多い。なお、図示した従来例は１周期であるが、通常は複数のアレイで利用される。

この偏光変換器（偏光変換素子）の原理を適用した従来例としては、例えば特許文献１（特に図１１）に示すような構成がある。また、λ／４板を往復させて合計λ／２の位相差により９０度回転させる原理を利用した従来例としては、特許文献２に示す従来例がある。これらの従来例は、いずれも波長板により偏光を回転させている。

また、非特許文献１及び非特許文献２には、ワイヤグリッド偏光子の原理と特性が記述されており、図１９に示すような構成とともに、偏光変換を伴った照明系の思想が書かれている。
図１９に示す構成では、回転楕円面鏡の第１焦点に光源を置き、第２焦点上にワイヤグリッド（以下ＷＧと記載）偏光子を置いて一方の偏光光を透過させ、他方の偏光を反射させて楕円面鏡のランプ付近を通過させて再び第2焦点に戻し、途中にあるλ／４板を往復2回通す間で偏光を変えることにより、そのままワイヤグリッド偏光子を透過させてランダムな偏光光を全て利用するようにしている。
偏光変換機能としては、偏光分離素子によって分離された一方を他方の偏光方向に揃える機能が必要であり、従来例としてはλ／２板あるいはλ／４板を２回通過させることによって実現している。

特開平１１−２０２１２９号公報 特開平０９−２９７２１３号公報 特開昭６３−１９７９１３号公報 US 6,234,634 B1 "IMAGE PROJECTION SYSTEM WITH A POLARAIZING MEAM SPLITTER" Clark Pentico "52.4:New, High Performance, Durable Polarizers for Projection displays", SID 01 DIGEST・1287（2001）

前述の従来例では、いずれも波長板により偏光を回転させている。しかしながら、この波長板をプロジェクタ等に用いる場合、プロジェクタ等の照明系の高出力ランプによる発熱等の影響に耐えられるように、波長板の耐熱性が必要であった。このためコスト的にも高価な波長板を使用する必要があった。
また、波長板を用いているため、波長による特性の違いがあり、偏光変換の効率には限界があった。

一方、ミラーを用いた偏光変換器が特許文献３に記載されており、この偏光変換器はＰＢＳで分離された一方の直線偏光光を少なくとも２枚の全反射ミラーにより反射させて、他方の直線偏光に等しくなるようにしている。
この従来例によると、反射法線方向が直交するように配置した２枚の反射ミラーにより偏光を変換している。ＰＢＳにより分離された一方を少なくとも２枚以上のミラーにより変換した光束をＰＢＳに干渉しないようになっている。この点で、反射面位置関係が非常に精度が必要となる。また、反射面の順番が必要となってくる。このため、或る程度広がった光束に利用する際には途中で光束がけられたりして、光の利用効率が低下するという課題がある。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、波長板を使うことなく偏光方向を任意に回転でき、高効率で低コストな偏光回転素子を提供することを目的とする。
また、本発明は、波長板を使うことなく偏光方向を任意に変換でき、高効率で低コストな偏光変換素子を提供することを目的とする。
さらに本発明は、上記の偏光変換素子を用いて偏光変換効率を高くし、照明光の均一化が可能な照明装置を提供することを目的とする。
さらにまた本発明は、上記の偏光変換素子を用いて偏光変換効率を高くし、照明光の均一化が可能で光利用効率の高い、明るい画像表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では以下のような手段を採っている。
本発明の第１の手段は、偏光回転素子であり、互いに直交する２つの反射面でなる屋根型反射面対で構成され、該２つの反射面の交線（以下、稜線と言う）を、入射光の偏光方向に対して傾けた配置としたことを特徴とする（請求項１）。
第２の手段は、第１の手段の偏光回転素子において、前記屋根型反射面対を、複数配列したことを特徴とする（請求項２）。
第３の手段は、第１または第２の手段の偏光回転素子において、前記屋根型反射面対の反射面を直角プリズムの２面で構成したことを特徴とする（請求項３）。
第４の手段は、第２または第３の手段の偏光回転素子において、前記屋根型反射面対の配列ピッチを一定とし、同一平面上に稜線を含むように配列したことを特徴とする（請求項４）。

第５の手段は、偏光分離素子と、該偏光分離素子により分離された２つの互いに直交する直線偏光の透過光、反射光のいずれか一方を出射光とし、もう一方を、その偏光方向を９０度回転させて出射光として利用する偏光変換素子において、前記偏光方向を９０度回転させる手段として、第１〜第４のいずれか一つの手段の偏光回転素子を用いたことを特徴とする（請求項５）。
第６の手段は、第５の手段の偏光変換素子において、前記偏光回転素子と出射光の間に、少なくとも一度は内部で反射させる導光体または導光路を配置したことを特徴とする（請求項６）。
第７の手段は、第６の手段の偏光変換素子において、前記偏光回転素子に光の透過領域を設けたことを特徴とする（請求項７）。

第８の手段は、偏光分離素子と、該偏光分離素子により分離された２つの互いに直交する直線偏光の透過光、反射光のいずれか一方を出射光とし、もう一方を、その偏光方向を９０度回転させて出射光として利用する偏光変換素子において、前記偏光方向を９０度回転させる手段として、第１の手段の偏光回転素子を用い、該偏光回転素子の屋根型反射面対を屋根型ミラーで構成し、該屋根型ミラーの稜線を出射光の偏光の方向に対して４５度傾けて配置することによって、偏光の方向を９０度回転させて偏光変換することを特徴とする（請求項８）。
第９の手段は、第８の手段の偏光変換素子において、前記偏光分離素子で分離された反射光あるいは透過光を反射部材で反射させ、該反射光を、再び前記偏光分離素子へと導き、さらに該偏光分離素子で透過あるいは反射させて、互いに直交する２面の反射面でなす屋根型ミラーへ導くことによって偏光変換を行うことを特徴とする（請求項９）。
第１０の手段は、第８または第９の手段の偏光変換素子において、前記屋根型ミラーは直角プリズム状とし、内部全反射を利用することを特徴とする（請求項１０）。

第１１の手段は、第８〜第１０のいずれか一つの手段の偏光変換素子において、前記偏光分離素子は、平板状の偏光分離素子であることを特徴とする（請求項１１）。
第１２の手段は、第８〜第１０のいずれか一つの手段の偏光変換素子において、前記偏光分離素子は、互いに９０度の角度に配置した階段状の分離膜を形成した偏光分離素子アレイとしたことを特徴とする（請求項１２）。
第１３の手段は、第８〜第１０のいずれか一つの手段の偏光変換素子において、前記屋根型ミラーあるいは前記直角プリズムは、複数配列して形成したことを特徴とする（請求項１３）。

第１４の手段は、第８〜第１３のいずれか一つの手段の偏光変換素子において、前記屋根型ミラーあるいは前記直角プリズムと、前記偏光分離素子の間に、直方体の導光路を配置し、該導光路の内部で多重反射させることによって照明光の重畳を行うことを特徴とする（請求項１４）。
第１５の手段は、第８〜第１４のいずれか一つの手段の偏光変換素子において、無偏光あるいはランダムな偏光を持った光束を入射させる開口部分を、前記屋根型ミラーあるいは前記直角プリズムの背面に設けたことを特徴とする（請求項１５）。
第１６の手段は、第８〜第１４のいずれか一つの手段の偏光変換素子において、無偏光あるいはランダムな偏光を持った光束を入射させる開口部分を、前記偏光分離素子と前記屋根型ミラーあるいは前記直角プリズムの間に配置した導光路に設けたことを特徴とする（請求項１６）。

第１７の手段は、光源と、該光源の光を効率よく照明するための集光素子と、偏光変換素子とで構成された照明装置において、前記偏光変換素子として、第５〜第１６のいずれか一つの手段の偏光変換素子を用いたことを特徴とする（請求項１７）。
第１８の手段は、照明装置とライトバルブとで構成された画像表示装置において、前記照明装置として、請求項１７記載の照明装置を用いたことを特徴とする（請求項１８）。

第１の手段の偏光回転素子では、互いに直交する２つの反射面でなる屋根型反射面対で構成され、該２つの反射面の交線（稜線）を、入射光の偏光方向に対して傾けた配置としたことにより、波長板を利用することなく、２つの反射面で構成した単純な屋根型反射面対を傾けた単純な構成で偏光を回転できる。また、傾けた角度の調整で、非常に効率のよい偏光の回転が行える。さらには、反射を用いて偏光方向を回転させるので、波長によるリターデション差がなくなる。
第２の手段の偏光回転素子では、第１の手段の構成及び効果に加え、前記屋根型反射面対を複数配列することにより、素子の奥行き（厚み）が小さくなる。従って入射光の分布形状を大きく崩さずに偏光方向を変換できる。
第３の手段の偏光回転素子では、第１または第２の手段の構成及び効果に加え、前記屋根型反射面対の反射面を直角プリズムの２面で構成したことにより、プリズムの全反射を利用でき、ミラーよりも光利用効率を向上させることができる。
第４の手段の偏光回転素子では、第２または第３の手段の構成及び効果に加え、前記屋根型反射面対の配列ピッチを一定とし、同一平面上に稜線を含むように配列したことにより、反射位置のシフト量を実質無視できる。また、多くの光学素子のように、貼り合わせたりする事が可能となる。作成方法としても、微細凹凸の形成によく用いられている２Ｐ法や、金型転写方法など、量産性に向いた製法が採用できる。

第５の手段の偏光変換素子では、偏光方向を９０度回転させる手段として、第１〜第４のいずれか一つの手段の偏光回転素子を用いたことにより、偏光変換素子を非常にコンパクトに構成できる。また、偏光分離素子に金線格子を用いることで、耐熱性に優れた素子となる。
第６の手段の偏光変換素子では、第５の手段の構成及び効果に加え、前記偏光回転素子と出射光の間に、少なくとも一度は内部で反射させる導光体または導光路を配置したことにより、導光体または導光路による光の閉じこめ効果により、効率の高い偏光変換素子が実現する。また、重畳効果により、均一性の高い照明光を得ることが可能となる。
第７の手段の偏光変換素子では、第６の手段の構成及び効果に加え、前記偏光回転素子に光の透過領域を設けたことにより、光源の光軸、集光レンズ、偏光変換素子の光軸を揃えることができ、機器の設計レイアウトが容易になる。

第８の手段の偏光変換素子では、偏光方向を９０度回転させる手段として、第１の手段の偏光回転素子を用い、該偏光回転素子の屋根型反射面対を屋根型ミラーで構成し、該屋根型ミラーの稜線を出射光の偏光の方向に対して４５度傾けて配置することによって、偏光の方向を９０度回転させて偏光変換することにより、波長板を利用することなく、２つの反射面で構成した単純な屋根型ミラーの稜線を４５度傾けた単純な構成で偏光を９０度回転するので、効率よく偏光変換が行える。
第９の手段の偏光変換素子では、第８の手段の構成及び効果に加えて、前記偏光分離素子で分離された反射光あるいは透過光を反射部材で反射させ、該反射光を、再び前記偏光分離素子へと導き、さらに該偏光分離素子で透過あるいは反射させて、互いに直交する２面の反射面でなす屋根型ミラーへ導くことによって偏光変換を行うことにより、効率よく偏光変換を行うことができる。
第１０の手段の偏光変換素子では、第８または第９の手段の構成及び効果に加え、前記屋根型ミラーは直角プリズム状とし、内部全反射を利用することにより、プリズムの全反射を利用でき、ミラーよりも光利用効率を向上させることができる。

第１１の手段の偏光変換素子では、第８〜第１０のいずれか一つの手段の構成及び効果に加え、前記偏光分離素子は、平板状の偏光分離素子であることにより、偏光変換素子を非常にコンパクトに構成できる。また、平板状の偏光分離素子に金線格子を用いることで、耐熱性に優れた素子となる。
第１２の手段の偏光変換素子では、第８〜第１０のいずれか一つの構成及び効果に加え、前記偏光分離素子は、互いに９０度の角度に配置した階段状の分離膜を形成した偏光分離素子アレイとしたことにより、偏光分離素子単一構成より、アレイの数が増えるほど、素子のサイズが小さくなる。
第１３の手段の偏光変換素子では、第８〜第１０のいずれか一つの手段の構成及び効果に加え、前記屋根型ミラーあるいは前記直角プリズムは、複数配列して形成したことにより、配列数を増やすことによって、プリズム両端部分で光の洩れ光をより少なくすることが可能となり、光利利用効率がさらに高まる。

第１４の手段の偏光変換素子では、第８〜第１３のいずれか一つの手段の構成及び効果に加え、前記屋根型ミラーあるいは前記直角プリズムと、前記偏光分離素子の間に、直方体の導光路を配置し、該導光路の内部で多重反射させることによって照明光の重畳を行うこので、導光路を用いたことによる光の閉じこめ効果により、より効率の高い偏光変換素子を実現することができる。また、重畳効果により、均一性の高い照明光を得ることが可能となる。
第１５の手段の偏光変換素子では、第８〜第１４のいずれか一つの手段の構成及び効果に加え、無偏光あるいはランダムな偏光を持った光束を入射させる開口部分を、前記屋根型ミラーあるいは前記直角プリズムの背面に設けたことにより、光源の光軸、集光レンズ、本発明の偏光変換素子の光軸を揃えることができ、機器の設計レイアウトが容易になる。
第１６の手段の偏光変換素子では、第８〜第１４のいずれか一つの手段の構成及び効果に加え、無偏光あるいはランダムな偏光を持った光束を入射させる開口部分を、前記偏光分離素子と前記屋根型ミラーあるいは前記直角プリズムの間に配置した導光路に設けたことにより、稜線が４５度傾いた偏光変換素子の変換有効領域を最大限に利用できる。

第１７の手段の照明装置では、偏光変換素子として、第５〜第１６のいずれか一つの手段の偏光変換素子を用いたことにより、偏光が揃った非常に効率の高い照明を行うことができる。また、プレクリーナ等を用いても、ロスする光量が少なくなる。
第１８の手段の画像表示装置では、照明装置として、請求項１７記載の照明装置を用いたことにより、非常に偏光変換効率が高く、光利用効率の点で高い照明が実現できるので、明るい画像表示装置を実現することができる。

以下、本発明の構成、動作及び作用を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
まず、屋根型反射面対による偏光方向回転の原理を示す。屋根型反射面対としては、互いに直交する反射ミラー対（屋根型ミラー）で説明する。
図１（ａ）は紙面に垂直な方向の直線偏光を、紙面に平行な方向に互いにθをなす角度で配置された平面反射ミラー対（屋根型ミラー）１に入射した様子を示す図である（図１（ａ）ではθがほぼ０である）。入射光は最初の反射面（ミラー）１ａによって紙面に平行に横方向に反射され、もう一方の反射面（ミラー）１ｂにより入射方向に対して１８０度の方向に折り曲げられる。このとき、偏光の方向に垂直な方向に２回反射しているので、偏光方向は変化しない。しかし、屋根型ミラー１の稜線を入射光線の進行方向に垂直な面で回転していくと、その回転角の２倍だけ回転し、入射側に戻ってくる。ちょうどθ＝４５度だけ稜線を回転すると、図１（ｂ）に示すように、第一の反射面（ミラー）１ａによりθ（＝４５度）傾いた方向に折り返され、さらに、第二の反射面（ミラー）１ｂでさらにθ（＝４５度）回転して、合計２θ（＝９０度）回転して再帰反射により入射光側に戻ってくる。本発明の偏光回転素子は、以上の原理を利用して偏光方向を回転する素子である。

以下、上記の原理を利用した偏光回転素子と、それを用いた偏光変換素子、及び、その偏光変換素子を用いた照明装置、及び、その照明装置を用いた画像表示装置の実施例について説明する。

（実施例１）
本実施例の偏光回転素子は、図１（ｂ）に示すように、屋根型反射面対（例えば、屋根型ミラー）１の稜線を偏光方向に対してθ傾けることにより、入射する光の偏光方向を２θ回転できる機能を利用した素子である。
具体的な動作、作用としては、例えば、偏光方向に対して稜線方向をθ＝４５度傾けて、入射光を第一の反射面（ミラー）１ａに入射させる。入射した光線は本素子の第一の反射面（ミラー）１ａ、第二の反射面（ミラー）１ｂで反射され（屋根型ミラー１で２回反射し）偏光方向が９０度回転する。出射光は折り返されて入射方向と反対方向に出射される。また、屋根型ミラー１の反射する順番はどちら側からでも全く効果は変わらない。その点で、コンパクトな構成が可能となる。

従来では、偏光回転素子にλ／４板と反射ミラーを用いていたが、本実施例の偏光回転素子では２つの反射ミラーの幾何学的構造で偏光方向を９０度回転することが可能となった。
また、上記の例では、２θ＝９０度の実施例を示したが、角度θを調整することにより、任意の偏光の回転を得ることができる。

（実施例２）
図２は本発明の一実施例を示す偏光回転素子の構成説明図であり、偏光回転素子２の入射側から見た平面図、その正面図、側面図を合わせて示している。この偏光回転素子２は、屋根型反射面対２ｂの稜線を偏光方向に対してθ傾けて複数配列した反射領域２ａを有しており、入射光の偏光方向は紙面に垂直あるいは水平方向であり、その直線偏光を９０度回転させて反射する。図３は入射光の偏光方向に対して反射光の偏光方向が９０度回転した光線の例を示している。

このように屋根型反射面対２ｂを複数配列することにより、素子の奥行き（厚み）が小さくなる。また、単一の反射面対であれば、素子への入射光の分布も回転し、分布の形状が変わってしまう。
例えば、断面が矩形の分布で単一の反射面対では、素子への入射光の分布も回転し、分布の形状が変わってしまうが、反射面対を複数配列することにより反射光を分離でき、入射光に対する反射光の分布の変化を小さくできる。また、配列数を増やせば増やすほどその効果が大きい。
光学機器の構成によっては、入射側と出射側の開口により、分布が変わってしまうと光のけられが生じて効率を落としてしまうが、このような機器に適用した場合、開口効率を落とさない素子を実現できる。

（実施例３）
以上の原理は、屋根型反射面対２ｂが屋根型ミラーの場合に限ったことではない。ミラーを２面使ってそれぞれの２面が交差する稜線が４５度傾いた条件のときに再帰光の偏光方向が９０度回転する。従って、反射面対はミラーで構成してもよいし、内部反射を利用したプリズムで構成しても同様の機能を有する。ミラーの優位点は、臨界角以上の反射が得られる点である。また、プリズムの利点は、内部反射を利用できるために、より高効率な反射となり、光のロスが低減できる。なお、図３は屋根型反射面対２ｂを屋根型プリズムとしたときの例である。

（実施例４）
図４は本発明の別の実施例を示す偏光回転素子の構成説明図であり、偏光回転素子３の入射側から見た図、その正面図、側面図を合わせて示している。本実施例では、偏光回転素子３の反射領域３ａの対角寸法に対して、屋根型反射面対（屋根型ミラーまたは屋根型プリズム）３ｂの配列ピッチを一定とし、同一平面上に稜線を含むような構成とした。各稜線は同一平面上にあるため、配列ピッチが細かくなると、見た目にはシート状となる。
このような構成にすることにより、反射面対で２回反射させることにより原理的に反射位置のシフトが生じるが、このシフト量を配列ピッチの細かさに応じて小さくできる。また、多くの光学素子のように、貼り合わせたりすることが可能となる。

本実施例の偏光回転素子では、稜線が同一平面上にあり、配列ピッチが同一であると、凹凸面の形成でよく用いられている２Ｐ法や、金型転写方法などの多くの作成方法が採用しやすくなる。また、インプリンティング法や、エンボス形成手法により形成が可能となる。これは、配列ピッチが細かくなればなるほど作成上の利点となる。また、機能的には反射位置のずれが小さくなるなどの利点がある。

以上の実施例１〜４の偏光回転素子の共通の利点としては、２回反射を用いて偏光方向を回転させるので、波長によるリターデション差がないことである。

（実施例５）
先の図１（ｂ）に示す偏光回転素子（屋根型ミラー）では、θ＝４５度として稜線を回転すると、図１（ｂ）に示すように、第一の反射面１ａにより４５度方向に折り返され、さらに第二の反射面１ｂで４５度回転して、合計９０度回転して再帰反射により入射光側に戻ってくる。従って、この偏光回転素子（屋根型ミラー）１の稜線を４５度傾けることにより偏光方向を９０度回転できる機能が得られ、さらに偏光分離素子と組み合わせることにより偏光変換素子を構成することができる。
従来では偏光変換素子に波長板を用いていたが、本実施例では非常に簡単な機構により偏光変換を行える特徴を持つ。また、２回反射により偏光を回転させているので波長板で問題となっている波長によるリターデションの差がない。

以上の原理は、屋根型ミラーに限ったことではない。ミラーを２面使ってそれぞれの２面が交差する稜線が４５度傾いた条件のときに再帰光の偏光方向が９０度回転する。従って、ミラーでもよいし、内部反射を利用したプリズムでも同様の機能を有する。ミラーの優位点は、臨界角以上の反射が得られる点であり、プリズムの利点は、内部反射を利用できるために、より高効率な反射偏光変換が行われる点である。

（実施例６）
図５は本発明の具体的な実施例を示す偏光変換素子の概略構成図である。この偏光変換素子４は、図１（ｂ）に示す偏光回転素子（屋根型ミラー）１と、２つの直角プリズムの間に偏光分離膜１２ａを挟んだ構成の偏光分離素子（ＰＢＳ）１２と、反射部材（ミラー）１３で構成されている。偏光回転素子１１は、出射光の偏光方向に対して稜線を４５度傾けて配置されている（紙面の垂直方向に４５度倒れている）。
入射光としては、ランダム偏光、直線偏光、円偏光等、様々な方向の光束があるが、ここでは、屋根型ミラー１の上方から、無偏光状態の光束を入射させる。図には代表して互いに直交する直線偏光（Ｐ偏光、Ｓ偏光）の２種類を記載した。

無偏光状態の光は、偏光分離膜１２ａで例えばＰ偏光のみを通過し、Ｓ偏光は反射される。反射されたＳ偏光は、ＰＢＳ１２の下面に配置した反射部材１３で反射され、再び偏光分離膜１２ａで反射されて、屋根型ミラー１に戻される。そして、屋根型ミラー１で２回反射することによって９０度偏光方向が変わりＰ偏光となり、ＰＢＳ１２で出射光となる。こうして効率よく偏光変換がなされる。

（実施例７）
図６は本発明の別の実施例を示す偏光変換素子の概略構成図である。この偏光変換素子５は、図１（ｂ）に示す偏光回転素子（屋根型ミラー）１と、平板状（または平面型）の偏光分離素子１５を対峙させて配置したものである。この平板状（または平面型）の偏光分離素子１５は、波長以下のピッチで金属格子を基板上に形成したいわゆる金線格子（ｗｉｒｅ―ｇｒｉｄ偏光子）などで構成したものである。
前述の実施例６（図５）の偏光変換素子では、偏光分離素子にプリズムを貼り合わせた構成のＰＢＳ１２を用いているので、偏光分離膜で偏光分離された反射光を折り返す反射部材１３が必要であったが、本実施例では、偏光分離された反射光を直接屋根型ミラーに導くことができるので、効率面で高いという利点がある。また、偏光分離素子を低コスト作成することができる。

偏光変換素子への入射光としては、ランダム偏光、直線偏光、円偏光等、様々な方向の光束があるが、ここでは、屋根型ミラー１の上方から、無偏光状態の光束を入射させる。図には代表して互いに直交する直線偏光（Ｐ偏光、Ｓ偏光）の２種類を記載した。
無偏光状態で屋根型ミラー１を通過した光は、平板状の偏光分離素子１５で例えばＰ偏光のみを通過し、Ｓ偏光は反射される。反射されたＳ偏光は屋根型ミラー１に戻される。そして、屋根型ミラー１で２回反射することによって９０度偏光方向が変わりＰ偏光となり、偏光分離素子１５では透過光となって出射する。このようにして、偏光変換素子５からの出射光はＰ偏光に変換され、効率よく偏光変換がなされる。

（実施例８）
次に図７は本発明の別の実施例を示す偏光変換素子の概略断面図である。この偏光変換素子１０は、少なくとも、実施例２〜４のいずれかの偏光回転素子１１と、２つの直角プリズムの間に偏光分離膜１２ａを挟んだ構成の偏光分離素子（ＰＢＳ）１２と、反射部材（ミラー）１３で構成されている。偏光回転素子１１は、出射光の偏光方向に対して稜線を４５度傾けて配置されている。
入射光としては、ランダム偏光、直線偏光、円偏光等、様々な方向の光束があるが、ここでは、紙面の垂直方向に稜線が４５度倒れている偏光回転素子１１の後方から、無偏光状態の光束を入射させる。図には代表して互いに直交する直線偏光（Ｐ偏光、Ｓ偏光）の２種類を記載した。

無偏光状態で偏光回転素子１１に入射し、偏光回転素子１１を通過した光は、ＰＢＳ１２の偏光分離膜１２ａで例えばＰ偏光のみを通過し、Ｓ偏光は反射される。反射されたＳ偏光は、ＰＢＳ１２の下面部に設けた反射部材１３で反射され、再び、偏光分離膜１２ａで反射されて、偏光回転素子１１に戻される。そして、この偏光回転素子１１を構成する屋根型反射面対（例えば図４に示すような複数配列されたプリズム）の内部反射により２回反射することによって９０度偏光方向が変わりＰ偏光となり、偏光分離膜１２ａでは透過光となって出射する。このようにして、偏光変換素子１０からの出射光はＰ偏光に変換され、効率よく偏光変換がなされる。

（実施例９）
図８は本発明のさらに別の実施例を示す偏光変換素子の概略断面図である。この偏光変換素子１４は、実施例２〜４のいずれかの偏光回転素子１１と、平板状（または平面型）の偏光分離素子１５を対峙させて配置したものである。この平板状（または平面型）の偏光分離素子１５としては、微細な格子パターンを形成したいわゆる金線格子（ｗｉｒｅ―ｇｒｉｄ偏光子）などが用いられる。
入射光としては、ランダム偏光、直線偏光、円偏光等、様々な方向の光束があるが、ここでは、紙面の垂直方向に稜線が４５度倒れている偏光回転素子１１の後方から、無偏光状態の光束を入射させる。図には代表して互いに直交する直線偏光（Ｐ偏光、Ｓ偏光）の２種類を記載した。

無偏光状態で偏光回転素子１１に入射し、偏光回転素子１１を通過した光は、平板状の偏光分離素子１５で例えばＰ偏光のみを通過し、Ｓ偏光は反射される。反射されたＳ偏光は偏光回転素子１１に戻される。そして、この偏光回転素子１１を構成する屋根型反射面対（例えば図４に示すような複数配列されたプリズム）の内部反射により２回反射することによって９０度偏光方向が変わりＰ偏光となり、偏光分離素子１５では透過光となって出射する。このようにして、偏光変換素子１４からの出射光はＰ偏光に変換され、効率よく偏光変換がなされる。

前述の実施例８（図７）に示した構成の偏光変換素子１０では、プリズムを組み合わせた偏光分離素子（ＰＢＳ）１２を用いていたので、偏光分離された光束を偏光回転素子１１に戻すための反射部材１３が必要であったが、図８に示す構成の偏光変換素子１４では、平板状の偏光分離素子１５で偏光分離された反射光を直接偏光回転素子１１に戻すことができるので、効率面で高いという利点がある。また、偏光分離素子を低コスト作成することができる。

（実施例１０）
図９は本発明のさらに別の実施例を示す偏光変換素子の概略断面図である。この偏光変換素子１６は、偏光分離膜１８ａより入射側の構成は図７の偏光変換素子と同様であり、直角プリズム１８の直交する２面に偏光回転素子１１と反射部材（ミラー）１３を配置し、直角プリズム１８の傾斜面に偏光分離膜１８ａを設けた構成であるが、偏光分離膜１８ａより出射側に、光束を少なくとも一度は内部で反射させる導光体（または導光路）１７を配置したものである。
このような構成によると、偏光分離膜１８ａを通過した光束（例えばＰ偏光）は、導光体１７内で反射して出射光となる。この構成では、導光体１７の形状、特に長さや出射開口形状を適正に設定することによって、光の重畳効果により均一な照明を得るための手段としても利用できる。

（実施例１１）
図１０は本発明のさらに別の実施例を示す偏光変換素子の概略断面図である。この偏光変換素子１９は、導光体（または導光路）１７を偏光分離膜１８ａと偏光回転素子１１の間に配置したものであり、偏光回転素子１１を通過した入射光は導光体１７内で反射して偏光分離膜１８ａに導かれ、偏光分離膜１８ａで例えばＰ偏光のみが通過し、Ｓ偏光は反射される。反射されたＳ偏光は、導光体１７の下面部に設けた反射部材１３で反射され、再び、偏光分離膜１８ａで反射されて導光体１７内を通り偏光回転素子１１に戻される。そして、この偏光回転素子１１を構成する屋根型反射面対（例えば図４に示すような複数配列されたプリズム）により２回反射することによって９０度偏光方向が変わりＰ偏光となり、再び導光体１７内で反射して偏光分離膜１８ａに導かれ、偏光分離膜１８ａを透過して出射する。このようにして、偏光変換素子１９からの出射光は、光の重畳効果により均一なＰ偏光の光束に変換されて出射される。

（実施例１２）
図１１は本発明のさらに別の実施例を示す偏光変換素子の構成説明図であり、中央の図は偏光変換素子の概略断面を示し、左側の図はＡ方向から見た入射面、右側の図はＢ方向から見た出射面を示している。
この偏光変換素子２０は、２つの内部反射面２１ａ，２１ｂを有する屋根型プリズムからなる偏光回転素子２１と、導光体（または導光路）１７と、平板状（または平面型）の偏光分離素子１５で構成されている。
入射開口部２１ｃはプリズム側にあり、図示の例では屋根型プリズム２１の上面に入射開口部２１ｃが設けられて、プリズムの上面から導光体（または導光路）１７に入射する構成とした。プリズム２１の上面から効率よく入射させるために、入射角度と界面の法線のなす角度（入射角）をなるべく浅い角度になるように設定する。例えば、図示したような傾斜をつけることによって実現できる。この形状はいかなる形状でも、偏光分離素子１５で反射して戻ってきた光束が臨界角を越えず、入射光側に抜け出ないような角度となるように設定すればよい。

また、本実施例の構成では、屋根型プリズム（偏光回転素子）２１と偏光分離素子１５の間に導光体（または導光路）１７を設けている。このような構成により、入射光は導光体（または導光路）１７で多重反射して、効率よく偏光分離素子１５に到達し、また、偏光分離素子１５で反射した光束も、光の閉じこめ効果により偏光変換部のプリズム２１に導かれることにより、非常に効率のよい偏光変換が行われる。また、導光体（または導光路）１７の形状、特に長さや、出射開口形状を適正に設定することによって光の重畳効果により均一な照明を得るための手段としても利用できる。
なお、平板状（または平面型）の偏光分離素子１５としては、金線格子（ｗｉｒｅ―ｇｒｉｄ偏光子）などが利用できる。

（実施例１３）
図１２は本発明のさらに別の実施例を示す偏光変換素子の構成説明図であり、中央の図は偏光変換素子の概略断面を示し、左側の図はＡ方向から見た入射面、右側の図はＢ方向から見た出射面を示している。
この偏光変換素子２２は、図１１と略同様の構成であるが、偏光回転素子２３の偏光変換部をアレイ状にした実施例であり、屋根型プリズム２３−１，２３−２を複数（図示の例では２つ）配列し、折り返し光の効率を向上させた構成である。また、プリズムの配列数を増やすことによって、プリズム両端部分で光の洩れ光をより少なくすることが可能となり、光利利用効率のよい偏光変換素子が実現できる。

この構成では配列数を２列とし、両プリズム２３−１，２３−２の谷部に光の透過領域となる入射開口部２３−３を設けている。なお、この谷部に入射光線を直接絞り込んで入射させてもよいが、場合によっては、偏光分離素子１５で反射してプリズムに戻ってきた光束には、臨界角を越えて光源側に戻ってくる光がある。このために、本実施例では、導光路１７内へと進入させる角度をなるべく変化させないように入射開口部２３−３を設けたものである。
この開口の大きさは偏光変換素子２２の有効反射領域よりも小さく設定する。入射開口部２３−３には効率よく光を導くために、図示しないが、光源からの光束を効率よく集光させた焦点にこの開口部を合わせるとよい。
また、この開口部２３−３では、入射光の入射角度がなるべく垂直入射に近い値になることが望ましいので、この部分のみ平坦な形状としてもよい。
このように偏光変換部の開口を制限することによって、偏光分離素子１５等から戻ってきた光束の洩れ光をなるべく少なくして、偏光変換させることができる。

（実施例１４）
図１３は本発明のさらに別の実施例を示す偏光変換素子の構成説明図であり、中央の図は偏光変換素子の概略断面を示し、左側の図はＡ方向から見た入射面を示している。
この偏光変換素子２４の入射側の構成は図１２と同様であるが、導光体（または導光路）１７の右側に、２つの直角プリズムの間に偏光分離膜１２ａを挟んだ構成の偏光分離素子（ＰＢＳ）１２と反射部材（ミラー）１３を配置したものである。
このように偏光分離素子１２をプリズムを用いたＰＢＳとし、反射部材１３と併せて反射光を効率よく偏光変換機能の偏光回転素子（プリズムアレイ）２３へと導くことにより、効率良く偏光変換を行なうことができる。

（実施例１５）
図１４は本発明のさらに別の実施例を示す偏光回転素子の構成説明図であり、偏光回転素子の入射側から見た図、その正面図、側面図を合わせて示している。本実施例では、図４と同様の構成の偏光回転素子３の反射面対領域３ａの中央部に、入射光の透過領域となる開口部３ｃを設けた構成としたものである。この開口部３ｃは、複数配列された屋根型反射面対（屋根型ミラーまたはプリズム）３ｂが実質無い部分を設けるものであり、その形状は入射光束に合わせて円形にした。また、開口部３ｃの形状は、必要に応じて楕円であったり、矩形にすればよい。
このような構成の偏光回転素子を偏光変換素子に採用することで、入射光を効率よく偏光回転素子１１の背面から素子内に入射させることができる。

図１５は本発明のさらに別の実施例を示す偏光変換素子の構成説明図であり、中央の図は偏光変換素子の概略断面を示し、左側の図はＡ方向から見た入射面、右側の図はＢ方向から見た出射面を示している。
この偏光変換素子２５は、図１４に示す屋根型プリズムアレイからなる偏光回転素子３と、導光体（または導光路）１７と、平板状（または平面型）の偏光分離素子１５で構成されている。図１４に示したように、偏光回転素子３の入射側中央部には入射開口部３ｃが設けられている。
また、この構成では、偏光回転素子３と偏光分離素子１５の間に導光体（または導光路）１７を設けている。このような構成により、偏光回転素子３の開口部３ｃから入射した光束は、導光体１７内で反射して偏光分離素子１５に到達する。そして、この偏光分離素子１５で例えばＰ偏光のみを通過し、Ｓ偏光は反射される。反射されたＳ偏光の光束は、再び、導光体１７内で反射し、偏光回転素子１１に導かれる。そして、偏光回転素子１１で反射すると、９０度偏光回転してＰ偏光となり、このＰ偏光の光束は再び導光体１７内を伝搬し、偏光分離素子１５を通過する。
この構成では、導光体（または導光路）１７の形状、特に長さや出射開口形状を適正に設定することによって、光の重畳効果により均一な照明を得るための手段としても利用できる。また、平板状（または平面型）の偏光分離素子１５としては、金線格子（ｗｉｒｅ―ｇｒｉｄ偏光子）などが利用できる。

（実施例１６）
図１６は本発明のさらに別の実施例を示す偏光変換素子の概略断面図である。この偏光変換素子２６は、図１３と同様な２つの屋根型プリズムからなる偏光回転素子２３と、導光体（または導光路）１７と、偏光分離素子アレイ（ＰＢＳアレイ）２７で構成されており、図１３の偏光分離素子の部分を、複数の偏光分離膜２７ａ〜２７ｄを配列したＰＢＳアレイ２７に換えたものである。この構成では、反射光が隣接する偏光分離膜で反射して偏光変換機能の偏光回転素子２３へ反射する。なお、偏光回転素子の構成は、図１４のようにプリズムや屋根型ミラーを多数配列した構成でもよい。

本実施例では、偏光分離部をＰＢＳアレイ２７としたことで、単一プリズムの場合よりコンパクトな構成となる。
このＰＢＳアレイ２７の機能は、片側の偏光分離膜で例えばＰ偏光を透過し、Ｓ偏光が反射し、隣接する互いに９０度の角度の面に形成された偏光分離膜で再度反射されて再帰光となるようになっており、この再帰光は導光体（または導光路）１７内を通過して、偏光変換機能を有する偏光回転素子２３で反射され、９０度偏光が回転する。そして、再び導光体（または導光路）１７内を通過して、今度はＰ偏光となっているので、ＰＢＳアレイ２７を通過して出射光となる。

（実施例１７）
次に本発明の偏光変換素子をライトバルブの照明装置として適用した実施例を示す。図１７は偏光変換素子を用いた照明装置を備えた画像表示装置の概略構成図である。
図１７において、照明装置３０の光源３１ａとしては、ハロゲンランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプなどが用いられる。また、発光ダイオード（ＬＥＤ）ランプなどの単色光も適用可能である。高輝度な白色ＬＥＤなども照明光源として適用してもよい。照明光学系の具体例としては、超高圧水銀ランプなどでよく利用されているが、光源３１ａの近傍に配置されたリフレクター３１ｂ（光源と一体となっている）により反射されて指向性を持たせた光束を集光レンズ３２により集光し、波長フィルター３３等を介して偏光変換素子３４に入射させている。偏光変換素子３４としては、実施例５〜１６のいずれかの構成の偏光変換素子を用いることができるが、特に導光体（または導光路）１７を有する偏光変換素子を使うと、インテグレータ光学系、いわれる照度均一化手段を構成できる。
偏光変換素子３４で偏光変換され、偏光方向を揃えられた光束は、ライトバルブ３７のパネル面上に照明されるが、この際、パネル照明用集光レンズ３５などにより、パネル面上にて均一に照明分布を得られるようにしてもよい。
このように、本実施例では非常に単純な構成で偏光変換を行い、また、同時に、導光路の形状、構成によっては、いわゆるロッドインテグレータ光学系との融合性が高くなり、効率のよい照明装置３０が実現する。

（実施例１８）
次に本発明の画像表示装置の実施例について説明する。画像表示素子であるライトバルブとしては、透過型液晶パネルや、反射型液晶パネル等が用いられるが、図１７の実施例では、ライトバルブ３７に反射型液晶パネルを用いた例を示している。
本実施例では、図１７に示すように、本発明の偏光変換素子３４及びそれを用いた照明装置３０と、反射型液晶パネル３７と、偏光分離素子（偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ））などの照明光路と投射結像光路を分離する光路分離手段３６とを用いる構成としているので、より効率の高い照明が求められる場合に大変有効である。

また、図１７には、本発明の偏光変換素子３４に入射する前に時間的に照明光を切り替える波長フィルター（いわゆるカラーホイール）３３などを設けることで、フィールドシーケンシャルカラー照明が実現する。
この波長フィルター３３は、偏光変換素子３４の後に配置されていてもかまわない。例えば、偏光変換素子３４の後に、ストライプ状の反射型カラーフィルターを設けてもよい。また、図１７の実施例では、光源３１ａから発した光束をリフレクター３１ｂと集光レンズ３２で集光させているが、回転楕円鏡などで一気に集光させてもよい。
また、光路分離手段３６の後に投射レンズ３８を設け、表示拡大画像を得るなどして、画像投射装置を実現することができる。

なお、以上はライトバルブが単板式で、時間分割式のカラー画像表示装置であるが、カラーホイール等を用いないで、偏光変換素子３４の出射光とライトバルブの間に、照明光をＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色に分離する色分離フィルターや色分離プリズム等を配置し、３つの色用にそれぞれ設けたライトバルブ（液晶パネル）に、各色毎の照明光を与え、各色用のライトバルブ（液晶パネル）で形成された画像を色合成プリズム等で再び合成してカラー画像を得る、いわゆる３板式の投射システムを構成してもよい。

以上に説明した本発明の偏光回転素子は、入射光の偏光方向を回転させて出射するので、偏光分離素子と組み合わせることにより、偏光方向を揃え、光利用効率の高い偏光変換を行なうための偏光変換素子として利用することができる。そして、本発明の偏光変換素子は、入射光の偏光方向を揃えて出射するので、光利用効率が高く、画像表示用の照明装置に好適に利用することができる。そして、本発明の偏光変換素子を用いた照明装置は、非常に偏光変換効率が高く、光利用効率の点で高い照明が実現できるので、液晶表示装置、透過型液晶プロジェクタ、反射型液晶プロジェクタ、ヘッドマウントディスプレイ等の種々の画像表示装置に好適に利用することができ、明るい画像表示装置を実現することができる。

本発明に係る偏光回転素子の偏光回転原理及び構成の説明図である。 本発明の一実施例を示す偏光回転素子の構成説明図である。 図２に示す偏光回転素子の偏光回転の説明図である。 本発明の別の実施例を示す偏光回転素子の構成説明図である。 本発明の別の実施例を示す偏光変換素子の概略構成図である。 本発明のさらに別の実施例を示す偏光変換素子の概略構成図である。 本発明のさらに別の実施例を示す偏光変換素子の概略断面図である。 本発明のさらに別の実施例を示す偏光変換素子の概略断面図である。 本発明のさらに別の実施例を示す偏光変換素子の概略断面図である。 本発明のさらに別の実施例を示す偏光変換素子の概略断面図である。 本発明のさらに別の実施例を示す偏光変換素子の構成説明図である。 本発明のさらに別の実施例を示す偏光変換素子の構成説明図である。 本発明のさらに別の実施例を示す偏光変換素子の構成説明図である。 本発明のさらに別の実施例を示す偏光回転素子の構成説明図である。 本発明のさらに別の実施例を示す偏光変換素子の構成説明図である。 本発明のさらに別の実施例を示す偏光変換素子の概略断面図である。 本発明のさらに別の実施例を示す図であって、偏光変換素子を用いた照明装置を備えた画像表示装置の概略構成図である。 従来技術の一例を示す偏光変換器の概略断面図である。 従来技術の別の例を示すワイヤグリッド偏光子の概略構成図である。

符号の説明

１：屋根型反射面対（屋根型ミラー）からなる偏光回転素子
１ａ，１ｂ：反射面
２：屋根型反射面対を複数配列した偏光回転素子
３：屋根型反射面対の配列ピッチを一定とした偏光回転素子
４，５，１０，１４，１６，１９，２０，２２，２４，２５，２６，３４：偏光変換素子
１１：偏光回転素子
１２：プリズム状の偏光分離素子（ＰＢＳ）
１２ａ，１８ａ，２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ：偏光分離膜
１３：反射部材（ミラー）
１５：平板状の偏光分離素子
１７：導光体（または導光路）
２１：屋根型プリズムからなる偏光回転素子
２３：複数の屋根型プリズムからなる偏光回転素子
２７：偏光分離素子アレイ
３０：照明装置
３１ａ：光源
３１ｂ：リフレクター
３２：集光レンズ
３３：波長フィルター
３５：パネル照明用集光レンズ
３６：光路分離手段
３７：反射型液晶パネル（ライトバルブ）
３８：投射レンズ

Claims (18)

1. 互いに直交する２つの反射面でなる屋根型反射面対で構成され、該２つの反射面の交線（以下、稜線と言う）を、入射光の偏光方向に対して傾けた配置としたことを特徴とする偏光回転素子。
2. 請求項１記載の偏光回転素子において、
   前記屋根型反射面対を、複数配列したことを特徴とする偏光回転素子。
3. 請求項１または２記載の偏光回転素子において、
   前記屋根型反射面対の反射面を直角プリズムの２面で構成したことを特徴とする偏光回転素子。
4. 請求項２または３記載の偏光回転素子において、
   前記屋根型反射面対の配列ピッチを一定とし、同一平面上に稜線を含むように配列したことを特徴とする偏光回転素子。
5. 偏光分離素子と、該偏光分離素子により分離された２つの互いに直交する直線偏光の透過光、反射光のいずれか一方を出射光とし、もう一方を、その偏光方向を９０度回転させて出射光として利用する偏光変換素子において、
   前記偏光方向を９０度回転させる手段として、請求項１〜４のいずれか一つに記載の偏光回転素子を用いたことを特徴とする偏光変換素子。
6. 請求項５記載の偏光変換素子において、
   前記偏光回転素子と出射光の間に、少なくとも一度は内部で反射させる導光体または導光路を配置したことを特徴とする偏光変換素子。
7. 請求項６記載の偏光変換素子において、
   前記偏光回転素子に光の透過領域を設けたことを特徴とする偏光変換素子。
8. 偏光分離素子と、該偏光分離素子により分離された２つの互いに直交する直線偏光の透過光、反射光のいずれか一方を出射光とし、もう一方を、その偏光方向を９０度回転させて出射光として利用する偏光変換素子において、
   前記偏光方向を９０度回転させる手段として、請求項１記載の偏光回転素子を用い、該偏光回転素子の屋根型反射面対を屋根型ミラーで構成し、該屋根型ミラーの稜線を出射光の偏光の方向に対して４５度傾けて配置することによって、偏光の方向を９０度回転させて偏光変換することを特徴とする偏光変換素子。
9. 請求項８記載の偏光変換素子において、
   前記偏光分離素子で分離された反射光あるいは透過光を反射部材で反射させ、該反射光を、再び前記偏光分離素子へと導き、さらに該偏光分離素子で透過あるいは反射させて、互いに直交する２面の反射面でなす屋根型ミラーへ導くことによって偏光変換を行うことを特徴とする偏光変換素子。
10. 請求項８または９記載の偏光変換素子において、
    前記屋根型ミラーは直角プリズム状とし、内部全反射を利用することを特徴とする偏光変換素子。
11. 請求項８〜１０のいずれか一つに記載の偏光変換素子において、
    前記偏光分離素子は、平板状の偏光分離素子であることを特徴とする偏光変換素子。
12. 請求項８〜１０のいずれか一つに記載の偏光変換素子において、
    前記偏光分離素子は、互いに９０度の角度に配置した階段状の分離膜を形成した偏光分離素子アレイとしたことを特徴とする偏光変換素子。
13. 請求項８〜１０のいずれか一つに記載の偏光変換素子において、
    前記屋根型ミラーあるいは前記直角プリズムは、複数配列して形成したことを特徴とする偏光変換素子。
14. 請求項８〜１３のいずれか一つに記載の偏光変換素子において、
    前記屋根型ミラーあるいは前記直角プリズムと、前記偏光分離素子の間に、直方体の導光路を配置し、該導光路の内部で多重反射させることによって照明光の重畳を行うことを特徴とする偏光変換素子。
15. 請求項８〜１４のいずれか一つに記載の偏光変換素子において、
    無偏光あるいはランダムな偏光を持った光束を入射させる開口部分を、前記屋根型ミラーあるいは前記直角プリズムの背面に設けたことを特徴とする偏光変換素子。
16. 請求項８〜１４のいずれか一つに記載の偏光変換素子において、
    無偏光あるいはランダムな偏光を持った光束を入射させる開口部分を、前記偏光分離素子と前記屋根型ミラーあるいは前記直角プリズムの間に配置した導光路に設けたことを特徴とする偏光変換素子。
17. 光源と、該光源の光を効率よく照明するための集光素子と、偏光変換素子とで構成された照明装置において、
    前記偏光変換素子として、請求項５〜１６のいずれか一つに記載の偏光変換素子を用いたことを特徴とする照明装置。
18. 照明装置とライトバルブとで構成された画像表示装置において、
    前記照明装置として、請求項１７記載の照明装置を用いたことを特徴とする画像表示装置。
    

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