JP2010224160A - 光学素子、照明装置および投写型映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
ダイクロイックミラーによって分離された色成分光（透過光および反射光）の色純度をさらに向上させることが望まれている。そこで、これを可能とする光学素子、照明装置および投写型映像表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】
本発明の光学素子３０は、入射光の一部分を透過して前記入射光の他部分を反射するミラー面３１を有するものであって、ミラー面３１は、第１領域３１ａと第２領域３１ｂとを有する。この第１領域３１ａには、第１領域３１ａに入射する入射光の偏光方向を、一の直線偏光（Ｓ偏光）から他の直線偏光（Ｐ偏光）に変換する第１偏光変換層３２を備える。そして、この第１領域３１ａを透過した光が光学素子３０を出射する領域には、第１領域３１ａを透過した光の偏光方向を、他の直線偏光（Ｐ偏光）から一の直線偏光（Ｓ偏光）に変換する第２偏光変換層３３を備えるものである。
【選択図】 図４

Description

本発明は、入射光の一部分を透過して入射光の他部分を反射するミラー面を有する光学素子とこの光学素子を用いた照明装置および投写型映像表示装置に関する。

従来、入射光の一部分を透過して入射光の他部分を反射するミラー面を有する光学素子（ダイクロイックミラー）が知られている。例えば、ダイクロイックミラーは、色成分光を分離する色分離素子として用いられる。具体的には、ダイクロイックミラーは、投写型映像表示装置に用いられており、ランプ光源から出射される光を複数色の色成分光に分離する。

ダイクロイックミラーが適用される装置では、所望透過光の波長帯と所望反射光の波長帯との境界波長である目標カットオフ波長が定められている。ここで、ダイクロイックミラーのカットオフ波長は、ミラー面に入射する光の入射角に応じてシフトする。具体的には、図６に示すように、入射角が小さくなる（θ_ｓ−α）と、カットオフ波長は長波長側にシフト、即ち、実線位置から短点線位置にシフトする。一方で、入射角が大きくなる（θ_ｓ＋α）と、カットオフ波長は短波長側にシフト、即ち、実線位置から長点線位置にシフトする。なお、基準入射角θ_ｓ（例えば、４５°）を有する光の透過又は反射を分けるカットオフ波長基準値が目標カットオフ波長となる位置を基準位置と称する。

上述したように、カットオフ波長は入射角に応じてシフトするため、目標カットオフ波長に対し、ミラー面全体ではカットオフ波長にばらつきが生じる。従って、ミラー面における基準位置からの距離に応じて、カットオフ波長基準値に傾斜を設ける技術が提案されている。具体的には、基準位置よりも入射角が大きい領域、すなわち、ランプ光源から出射される光の光路長が基準位置よりも長い領域では、カットオフ波長基準値が目標カットオフ波長よりも長波長側に設定される。一方で、基準位置よりも入射角が小さい領域、すなわち、ランプ光源から出射される光の光路長が基準位置よりも短い領域では、カットオフ波長基準値が目標カットオフ波長よりも短波長側に設定される。

特開２００１−８３６３６号公報

ところで、ランプ光源から出射される光の光量分布を光変調素子（液晶パネルなど）上で均一化する光学素子として、複数の微小レンズ（セル）を有する１対のフライアイレンズが知られている。具体的には、１対のフライアイレンズに設けられた各セルから出射された光は、それぞれ、光変調素子の全面に照射される。

ランプ光源、１対のフライアイレンズおよびダイクロイックミラーを含む光学系では、ランプ光源とダイクロイックミラーとの間に１対のフライアイレンズが設けられる。すなわち、ダイクロイックミラーのミラー面には、１対のフライアイレンズに設けられた各セルから出射された光が照射される。

ここで、上述したダイクロイックミラーでは、ミラー面における基準位置からの距離に比例して、カットオフ波長基準値を単調に変化させることが一般的である。

カットオフ波長基準値を単調に変化させたダイクロイックミラーでは、ダイクロイックミラーによって分離された色成分光（透過光および反射光）の色純度をある程度高めることができるが、透過光および反射光の色純度をさらに向上させることが望まれている。

そこで、透過光および反射光の色純度をさらに高めることを可能とする光学素子、照明装置および投写型映像表示装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するための本発明の第１の態様は、入射光の一部分を透過して前記入射光の他部分を反射するミラー面（ミラー面３１）を有する光学素子（たとえば、ダイクロイックミラー３０）であって、ミラー面は、第１領域（領域３１ａ）と第２領域（領域３１ｂ）とを有する。この第１領域には、第１領域に入射する入射光の偏光方向を、一の直線偏光（たとえば、Ｓ偏光）から他の直線偏光（たとえば、Ｐ偏光）に変換する第１偏光変換層（λ／２波長板フィルム３２）を備える。そして、この第１領域を透過した光が光学素子を出射する領域には、第１領域を透過した光の偏光方向を、他の直線偏光から一の直線偏光に変換する第２偏光変換層（λ／２波長板フィルム３３）を備えるものである。

かかる態様によれば、第１領域に入射する光は、一の直線偏光から他の直線偏光に変換される。従って、第１領域でのカットオフ波長は、短波長側または長波長側にシフトする。第１領域にて反射された光は、再び、第１偏光変換層を通過するので、他の直線偏光から一の直線偏光に変換される。また、第１領域を透過した光は、第２偏光変換層を通過するので、他の直線偏光から一の直線偏光に変換される。

これにより、様々な入射角でミラー面に光が入射する場合であっても、ミラー面全体でのカットオフ波長のばらつきを小さくすることができ、分離した色成分光のそれぞれの色純度を十分に高めることが可能となる。

本発明の第２の態様は、光源（ランプ光源１０）と、光源からの光を重畳して被照射物へ照射するフライアイレンズ（フライアイレンズ２０）と、光源からの光を一の直線偏光（たとえば、Ｓ偏光）に変換する偏光変換素子（ＰＢＳアレイ２１）と、一の直線偏光に変換された光の一部分を透過すると共に他部分を反射して被照射物へ光を導くミラー面（ミラー面３１）を含む光学素子（たとえば、ダイクロイックミラー３０）と、を有する照明装置（照明装置９０）である。このミラー面は、第１領域（領域３１ａ）と第２領域（領域３１ｂ）とを有する。この第１領域には、第１領域に入射する入射光の偏光方向を、一の直線偏光から他の直線偏光（たとえば、Ｐ偏光）に変換する第１偏光変換層（λ／２波長板フィルム３２）を備える。そして、この第１領域を透過した光が光学素子を出射する領域には、第１領域を透過した光の偏光方向を、他の直線偏光から一の直線偏光に変換する第２偏光変換層（λ／２波長板フィルム３３）を備えるものである。

かかる態様によれば、様々な入射角でミラー面に光が入射する場合であっても、ミラー面全体でのカットオフ波長のばらつきを小さくすることができ、分離した色成分光のそれぞれの色純度が高い照明装置を提供することができる。

本発明の第３の態様は、光源（ランプ光源１０）と、光源からの光を重畳するフライアイレンズ（フライアイレンズ２０）と、光源からの光を一の直線偏光（たとえば、Ｓ偏光）に変換する偏光変換素子（ＰＢＳアレイ２１）と、前記一の直線偏光に変換された光の一部分を透過すると共に他部分を反射して複数の光変調素子（液晶パネル５０）へ光を導くミラー面（ミラー面３１）を含む光学素子（たとえば、ダイクロイックミラー３０）と、を有する投写型映像表示装置（投写型映像表示装置１００）である。このミラー面は、第１領域（領域３１ａ）と第２領域（領域３１ｂ）とを有する。この第１領域には、第１領域に入射する入射光の偏光方向を、一の直線偏光から他の直線偏光（たとえば、Ｐ偏光）に変換する第１偏光変換層（λ／２波長板フィルム３２）を備える。そして、この第１領域を透過した光が光学素子を出射する領域には、第１領域を透過した光の偏光方向を、他の直線偏光から一の直線偏光に変換する第２偏光変換層（λ／２波長板フィルム３３）を備えるものである。

あるいは、光源（ランプ光源１０）と、光源からの光を重畳するフライアイレンズ（フライアイレンズ２０）と、光源からの光を一の直線偏光（たとえば、Ｓ偏光）に変換する偏光変換素子（ＰＢＳアレイ２１）と、一の直線偏光に変換された光を変調する光変調素子（液晶パネル５０）と、を有する投写型映像表示装置（投写型映像表示装置１００）であって、光源からの光を、第１色成分光（青色成分光Ｂ）と他の色成分光（赤色成分光Ｒおよび緑色成分光Ｇ）とに分離し、第１色成分光を第１光変調素子（液晶パネル５０Ｂ）へ導く第１光学素子（ダイクロイックミラー３０）と、他の色成分光を、第２色成分光（緑色成分光Ｇ）と第３色成分光（赤色成分光Ｒ）とに分離し、第２色成分光を第２光変調素子（液晶パネル５０Ｇ）へ導くと共に第３色成分光を第３光変調素子（液晶パネル５０Ｒ）へ導く第２光学素子（ダイクロイックミラー３５）と、を備えるものである。この第１光学素子のミラー面は、第１領域（領域３１ａ）と第２領域（領域３１ｂ）とを有する。第１領域には、第１領域に入射する入射光の偏光方向を、一の直線偏光から他の直線偏光（たとえば、Ｐ偏光）に変換する第１偏光変換層（λ／２波長板フィルム３２）を備える。そして、第１領域を透過した光が光学素子を出射する領域には、第１領域を透過した光の偏光方向を、他の直線偏光から一の直線偏光に変換する第２偏光変換層（λ／２波長板フィルム３３）を備えるものである。

かかる態様によれば、様々な入射角でミラー面に光が入射する場合であっても、ミラー面全体でのカットオフ波長のばらつきを小さくすることができ、各光変調素子に入射する各色成分光の色純度を十分に高めることが可能となる。

上述した第３の態様において、光源は、複数のランプ光源から構成されることが望ましい。

本発明によれば、色成分光の色純度を十分に高めることを可能とする光学素子、照明装置および投写型映像表示装置を提供することができる。

本実施形態に係る投写型映像表示装置１００の構成を示す図である。 本実施形態に係るフライアイレンズユニット２０、ダイクロイックミラー３０および液晶パネル５０の関係について示す模式図である。 本実施形態に係る偏光方向がカットオフ波長に及ぼす影響について説明するための図である。 本実施形態に係るダイクロイックミラー３０の構成を示す上面図である。 本実施形態に係るダイクロイックミラー３０の構成を示す正面図である。 従来技術における入射角がカットオフ波長に及ぼす影響について説明するための図である。

以下において、本発明の実施形態に係る投写型映像表示装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。

ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

（投写型映像表示装置の構成）
以下において、本実施形態に係る投写型映像表示装置の構成について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る投写型映像表示装置１００を示す図である。なお、図１では、コンデンサレンズやリレーレンズなどが省略されていることに留意すべきである。

図１に示すように、投写型映像表示装置１００は、ランプ光源１０と、フライアイレンズユニット２０と、ＰＢＳアレイ２１と、複数のミラー群と、複数の液晶パネル５０と、ダイクロイックプリズム６０と、投写レンズユニット７０とを有する。なお、図１では、実施形態を説明する上で必要な構成のみが示されていることに留意すべきである。従って、図１では、液晶パネル５０に設けられた偏光板などが省略されている。

ランプ光源１０は、白色光を出射するＵＨＰランプなどである。本実施形態では、ランプ光源１０は、２個のＵＨＰランプによって構成されている。すなわち、投写型映像表示装置１００は、複数のランプを有する多灯式の表示装置である。

フライアイレンズユニット２０は、ランプ光源１０から出射された光の照度分布を液晶パネル５０上で均一化する光学素子である。具体的には、フライアイレンズユニット２０は、一対のフライアイレンズによって構成されており、各フライアイレンズは、複数の微小レンズ群によって構成されている。

ＰＢＳアレイ２１は、ランプ光源１０から出射された光の偏光方向を揃える光学素子である。具体的には、ＰＢＳアレイ２１は、Ｓ偏光を反射してＰ偏光を透過する偏光ビームスプリッタと、偏光ビームスプリッタを透過したＰ偏光の光をＳ偏光へ変換するλ／２波長板とからなる部材を複数個並べて構成されている。

複数のミラー群は、ダイクロイックミラー３０と、ダイクロイックミラー３５と、反射ミラー４１〜反射ミラー４３とによって構成される。

ダイクロイックミラー３０は、入射光（ここでは、フライアイレンズユニット２０に設けられた各セルから出射された光）の一部分を透過して、入射光の他部分を反射するミラー面３１を有する光学素子である。ダイクロイックミラー３０には、所望透過光の波長帯と所望反射光の波長帯との境界波長である目標カットオフ波長が定められている。

具体的には、ダイクロイックミラー３０は、赤色成分光Ｒおよび緑色成分光Ｇを透過して、青色成分光Ｂを反射する。すなわち、所望透過光は、赤色成分光Ｒおよび緑色成分光Ｇであり、所望反射光は、青色成分光Ｂである。従って、目標カットオフ波長は、緑色成分光Ｇの波長帯と青色成分光Ｂの波長帯との境界波長である。

ダイクロイックミラー３０（ミラー面３１）は、ランプ光源１０から出射された光の光軸に対して傾きを有している。具体的には、ダイクロイックミラー３０（ミラー面３１）は、ランプ光源１０から出射された光の光軸に対して略４５°の傾きを有する。

第１実施形態では、ランプ光源１０から出射された光のうち、青色成分光Ｂが赤色成分光Ｒおよび緑色成分光Ｇよりも先に分離されるが、これに限定されるものではない。例えば、ランプ光源１０から出射された光のうち、赤色成分光Ｒが緑色成分光Ｇおよび青色成分光Ｂよりも先に分離されてもよい。

ダイクロイックミラー３５は、入射光（ここでは、ダイクロイックミラー３０を透過した光）の一部分を透過して、入射光の他部分を反射するミラー面３６を有する光学素子である。ダイクロイックミラー３５には、所望透過光の波長帯と所望反射光の波長帯との境界波長である目標カットオフ波長が定められている。

具体的には、ダイクロイックミラー３５は、赤色成分光Ｒを透過して、緑色成分光Ｇを反射する。すなわち、所望透過光は、赤色成分光Ｒであり、所望反射光は、緑色成分光Ｇである。従って、目標カットオフ波長は、赤色成分光Ｒの波長帯と緑色成分光Ｇの波長帯との境界波長である。

ダイクロイックミラー３５は、ランプ光源１０から出射された光の光軸に対して傾きを有している。具体的には、ダイクロイックミラー３５は、ランプ光源１０から出射された光の光軸に対して略４５°の傾きを有する。

反射ミラー４１は、青色成分光Ｂを反射して、青色成分光Ｂを液晶パネル５０Ｂに導く。反射ミラー４２および反射ミラー４３は、赤色成分光Ｒを反射して、赤色成分光Ｒを液晶パネル５０Ｒに導く。

液晶パネル５０は、各色成分光を変調する光変調素子である。具体的には、液晶パネル５０Ｒは、赤色成分光Ｒを変調して、赤色成分光Ｒをダイクロイックプリズム６０に出射する。液晶パネル５０Ｇは、緑色成分光Ｇを変調して、緑色成分光Ｇをダイクロイックプリズム６０に出射する。液晶パネル５０Ｂは、青色成分光Ｂを変調して、青色成分光Ｂをダイクロイックプリズム６０に出射する。

ダイクロイックプリズム６０は、各液晶パネル５０から出射された色成分光を合成して、各色成分光を含む合成光（映像光）を投写レンズユニット７０に出射する。投写レンズユニット７０は、複数のレンズ群によって構成されており、合成光（映像光）をスクリーン（不図示）上に投写する。

本実施形態では、ランプ光源１０から出射された光を被照射物である複数の液晶パネル５０へ照射する装置を照明装置９０と称する。具体的には、照明装置９０は、ランプ光源１０と、フライアイレンズユニット２０と、複数のミラー群とを有し、図示されないリレーレンズなどを含んでも良い。

（光学部材の関係）
以下において、本実施形態に係る光学素子（ダイクロイックミラー３０）の構成について、図面を参照しながら説明する。ここで、ダイクロイックミラー３０は、ダイクロイックミラー３５よりもランプ光源１０側に設けられている。従って、フライアイレンズユニット２０に設けられた各セルから出射された光がダイクロイックミラー３０上で重複する領域は、フライアイレンズユニット２０に設けられた各セルから出射された光がダイクロイックミラー３５上で重複する領域よりも少ない。

図２は、本実施形態に係るフライアイレンズユニット２０、ダイクロイックミラー３０および液晶パネル５０の関係について示す模式図である。なお、図２では、フライアイレンズユニット２０の構成が簡略化されていることに留意すべきである。また、図２に示すセル数は一例であり、これに限定されるものではないことは勿論である。

図２に示すように、フライアイレンズユニット２０は、複数のセル（セル２０Ａ〜セル２０Ｆ）を有する。各セルは、一対のフライアイレンズに設けられた微小レンズによって構成される。

ここで、各セルから出射された光は、それぞれ、液晶パネル５０の全面に照射される。すなわち、液晶パネル５０上では、各セルから出射された光が重畳されている。これによって、液晶パネル５０上において、ランプ光源１０から出射された光の光量分布が均一化される。

一方で、ダイクロイックミラー３０は、ランプ光源１０から出射された光の光路上において、フライアイレンズユニット２０と液晶パネル５０との間に設けられる。従って、ダイクロイックミラー３０のミラー面３１上では、ランプ光源１０から出射された光の光量分布は均一化されていない。

（入射光の入射角）
続いて、ダイクロイックミラー３０のミラー面３１に入射する光の入射角について、図２を参照しながら説明する。ここでは、フライアイレンズユニット２０の各セルから出射される光の入射角について考える。

例えば、セル２０Ａから出射される光Ａについて考える。位置ａ_１における光Ａの入射角θａ_１は、図２のような構成で略４５°、フライアイレンズユニット２０とダイクロイックミラー３０との間に集光レンズが配置された場合は、その集光レンズのレンズ作用に応じた角度となる。

一方、位置ａ_２における光Ａの入射角θａ_２は、位置ａ_１における光Ａの入射角θａ_１に比べて、垂直に近い角度でミラー面３１に入射する。すなわち、位置ａ_１における光Ａの入射角θａ_１は、位置ａ_２における光Ａの入射角θａ_２よりも大きい角度となる。

同様に、セル２０Ｆから出射される光Ｆについて考える。位置ｆ_２における光Ｆの入射角θｆ_２は、図２のような構成で略４５°、フライアイレンズユニット２０とダイクロイックミラー３０との間に集光レンズが配置された場合は、その集光レンズのレンズ作用に応じた角度となる。

一方、位置ｆ_１における光Ｆの入射角θｆ_１は、位置ｆ_２における光Ｆの入射角θｆ_２に比べて、平行に近い角度でミラー面３１に入射する。すなわち、位置ｆ_１における光Ｆの入射角θｆ_１は、位置ｆ_２における光Ｆの入射角θｆ_２よりも大きい角度となる。

このように、各セルから出射される光の入射角は、ミラー面３１における位置に応じて異なっている。具体的には、位置ａ_１〜ｆ_１を含む領域に入射する光の入射角は、位置ａ_２〜ｆ_２を含む領域に入射する光の入射角よりも大きい角度となる。

さらに詳細には、位置ａ_１〜ｆ_１を含む領域に入射する光は、位置ａ_１における入射角θａ_１を最小値として、θａ_１よりも大きい入射角を有する。一方、位置ａ_２〜ｆ_２を含む領域に入射する光は、位置ｆ_２における入射角θｆ_２を最大値として、θｆ_２よりも小さい入射角を有する。

（偏光方向の特性）
続いて、ダイクロイックミラー３０のミラー面３１に入射する光の偏光方向について、図３を参照しながら説明する。ここでは、ＰＢＳアレイ２１にてＳ偏光に揃えられた光がミラー面３１に入射する場合について考える。

なお、図３における右側の実線（図６における短点線に相当する。）は、基準入射角θ_ｓよりも入射角が小さいθ_ｓ−αの位置でＳ偏光の光が入射したときの透過特性、左側の実線（図６における長点線に相当する。）は、基準入射角θ_ｓよりも入射角が大きいθ_ｓ＋αの位置でＳ偏光の光が入射したときの透過特性を表している。中央の短点線は、入射角θ_ｓ−αの位置でＰ偏光の光が入射したときの透過特性を表している。

ダイクロイックミラー３０のカットオフ波長は、ミラー面３１に入射する光の偏光方向に応じてシフトする。具体的には、ミラー面３１に入射する入射角が同じ場合でも、Ｐ偏光とＳ偏光とでは、Ｐ偏光の光の方がカットオフ波長は短波長側にシフトする。従って、ダイクロイックミラー３０に入射する光がＳ偏光の場合、入射角が小さい光、即ち、位置ａ_２〜ｆ_２を含む領域に入射する光について、偏光方向をＰ偏光に変換することによって、入射角が小さい光のカットオフ波長は、図３に示すように、右側の実線位置から中央の短点線位置まで短波長側へシフトする。

逆に、ダイクロイックミラー３０に入射する光がＰ偏光の場合（不図示）、入射角が大きい光、即ち、位置ａ_１〜ｆ_１を含む領域に入射する光について、偏光方向をＳ偏光に変換することによって、入射角が大きい光のカットオフ波長は、長波長側へシフトする。

これにより、ダイクロイックミラー３０のミラー面３１全体での実際のカットオフ波長のばらつきを小さく抑えることが可能になる。

（光学素子の構成）
上述したダイクロイックミラー３０のミラー面３１に入射する光の入射角によるカットオフ波長の特性と、光の偏光方向によるカットオフ波長の特性から、本実施形態に係るダイクロイックミラーの構成について、図面を参照しながら説明する。図４および図５は、本実施形態に係るダイクロイックミラー３０を示す図である。なお、図５は、光源１０側からダイクロイックミラー３０を、ミラー面３１に対して垂直方向から見た図となっている。

図４および図５に示すように、ダイクロイックミラー３０は、ミラー面３１側にλ／２波長フィルム３２を有する。詳細には、ミラー面３１の少なくとも位置ａ_２〜ｆ_２を含む領域３１ａ、広くはミラー面３１のうち、基準位置から位置ａ_２〜ｆ_２側の領域３１ａにλ／２波長フィルム３２を沿うように設ける。

これにより、ミラー面３１に入射する光のうち入射角の小さい光は、λ／２波長フィルム３２にてＰ偏光に変換されてミラー面３１の領域３１ａに入射する。従って、この領域３１ａのカットオフ波長はＳ偏光のまま入射したときに比べて、短波長側にシフトする。領域３１ａにて反射された青色成分光Ｂは、再び、λ／２波長フィルム３２を通過するので、Ｓ偏光に変換されて液晶パネル５０Ｂへ導かれる。

一方、領域３１ａを透過した赤色成分光Ｒおよび緑色成分光Ｇは、Ｐ偏光となっているので、ミラー面３１の領域３１ｂを透過した光と偏光方向が揃わなくなる。従って、ダイクロイックミラー３０のミラー面３１と反対側の面にもλ／２波長フィルム３３を設ける。詳細には、λ／２波長フィルム３２と同様に、基準位置から位置ａ_２〜ｆ_２側に対応する位置の領域にλ／２波長フィルム３３を沿うように設ける。

具体的には、ダイクロイックミラー３０を、λ／２波長フィルム３２とλ／２波長フィルム３３とで狭持し、光学部品のホルダーなどに収めればよい。また、λ／２波長フィルム３２とλ／２波長フィルム３３とを、接着剤などでダイクロイックミラー３０に貼り付けても良い。

これにより、領域３１ａを透過した赤色成分光Ｒおよび緑色成分光Ｇも、再び、λ／２波長フィルム３３を通過してＳ偏光に変換され、それぞれ液晶パネル５０Ｒおよび液晶パネル５０Ｇへ導かれる。

なお、基準位置は、ダイクロイックミラー３０の目標カットオフ波長が設定される位置である。

（光学素子の他の構成）
上述したように、ダイクロイックミラー３０に入射する光がＰ偏光の場合（不図示）は、入射角が大きい光、即ち、位置ａ_１〜ｆ_１を含む領域に入射する光について、偏光方向をＳ偏光に変換すればよい。

具体的には、ダイクロイックミラー３０は、ミラー面３１の少なくとも位置ａ_１〜ｆ_１を含む領域３１ｂ、広くはミラー面３１のうち、位置ａ_１〜ｆ_１側の、基準位置から半分の領域３１ｂにλ／２波長フィルムを貼付すればよい。

これにより、ミラー面３１に入射する光のうち入射角の大きい光は、λ／２波長フィルムにてＳ偏光に変換されて領域３１ｂに入射する。従って、この領域３１ｂのカットオフ波長はＰ偏光のまま入射したときに比べて、長波長側にシフトする。領域３１ｂにて反射された青色成分光Ｂは、再び、λ／２波長フィルムを通過するので、Ｐ偏光に変換されて液晶パネル５０Ｂへ導かれる。

一方、領域３１ｂを透過した赤色成分光Ｒおよび緑色成分光Ｇは、Ｓ偏光となっているので、ミラー面３１の領域３１ａを透過した光と偏光方向が揃わなくなる。従って、ダイクロイックミラー３０のミラー面３１と反対側の面にもλ／２波長フィルムを設ける。詳細には、λ／２波長フィルム３２と同様に、位置ａ_１〜ｆ_１側に対応する位置の、基準位置から半分の領域にλ／２波長フィルムを貼付すればよい。

これにより、領域３１ｂを透過した赤色成分光Ｒおよび緑色成分光Ｇも、再び、λ／２波長フィルムを通過してＰ偏光に変換され、それぞれ液晶パネル５０Ｒおよび液晶パネル５０Ｇへ導かれる。

（作用および効果）
本実施形態によれば、ダイクロイックミラー３０のミラー面３１は、フライアイレンズユニット２０のレンズ作用によって、小さな入射角で光が入射する領域３１ａと大きな入射角で光が入射する領域３１ｂとを有する。この領域のいずれか一方の領域、たとえば、Ｓ偏光の光が入射する場合には、小さな入射角で光が入射する領域３１ａに、Ｓ偏光からＰ偏光に変換するλ／２波長フィルムを設ける。また、領域３１ａを透過してＰ偏光に変換された光がダイクロイックミラー３０から出射する領域、具体的には、領域３１ａに対応するミラー面３１と反対側の面にもλ／２波長フィルムを設ける。

これにより、従来であれば、小さな入射角でダイクロイックミラー３０のミラー面３１に光が入射することにより、カットオフ波長が目標カットオフ波長に対して長波長側にシフトしてしまう領域の光について、カットオフ波長を短波長側にシフトすることができる。従って、ダイクロイックミラー３０のミラー面３１全体でのカットオフ波長のばらつきを小さくすることができ、各色成分光の色純度を十分に高めることが可能となる。

なお、カットオフ波長のばらつきが小さくなることによって、カットオフ波長の中央値（あるいは平均値）が目標カットオフ波長からずれてしまうことについては、予め、考慮して目標カットオフ波長を設定すれば良い。

本実施形態では、２個のランプ光源１０を用いる２灯式の照明装置９０、投写型映像表示装置１００について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。１灯式、４灯式なども考えられる。但し、ミラー面３１について領域を分割した方向（領域３１ａと領域３１ｂとが並ぶ方向）に対応した方向に光源を並べた多灯式の場合、領域３１ａ、３１ｂのそれぞれに光量のピークが現れるので、本発明は効果的である。

本実施形態では、ダイクロイックミラー３０のミラー面３１を参照して説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。ダイクロイックミラー３５においても利用可能である。

１０・・・ランプ光源、２０・・・フライアイレンズユニット、２１・・・ＰＢＳアレイ、３０・・・ダイクロイックミラー、３１・・・ミラー面（３１ａ、３１ｂ：領域）、３５・・・ダイクロイックミラー、３６・・・ミラー面、４１〜４３・・・反射ミラー、５０（５０Ｒ、５０Ｇ、５０Ｂ）・・・液晶パネル、６０・・・ダイクロイックプリズム、７０・・・投写レンズユニット、９０・・・照明装置、１００・・・投写型映像表示装置

Claims (5)

1. 入射光の一部分を透過して前記入射光の他部分を反射するミラー面を有する光学素子であって、
   前記ミラー面は、第１領域と第２領域とを有し、
   前記第１領域には、前記第１領域に入射する入射光の偏光方向を、一の直線偏光から他の直線偏光に変換する第１偏光変換層を備え、
   前記第１領域を透過した光が前記光学素子を出射する領域には、前記第１領域を透過した光の偏光方向を、前記他の直線偏光から前記一の直線偏光に変換する第２偏光変換層を備えることを特徴とする光学素子。
2. 光源と、前記光源からの光を重畳して被照射物へ照射するフライアイレンズと、前記光源からの光を一の直線偏光に変換する偏光変換素子と、前記一の直線偏光に変換された光の一部分を透過すると共に他部分を反射して前記被照射物へ光を導くミラー面を含む光学素子と、を有する照明装置であって、
   前記ミラー面は、第１領域と第２領域とを有し、
   前記第１領域には、前記第１領域に入射する入射光の偏光方向を、一の直線偏光から他の直線偏光に変換する第１偏光変換層を備え、
   前記第１領域を透過した光が前記光学素子を出射する領域には、前記第１領域を透過した光の偏光方向を、前記他の直線偏光から前記一の直線偏光に変換する第２偏光変換層を備えることを特徴とする照明装置。
3. 光源と、前記光源からの光を重畳するフライアイレンズと、前記光源からの光を一の直線偏光に変換する偏光変換素子と、前記一の直線偏光に変換された光の一部分を透過すると共に他部分を反射して複数の光変調素子へ光を導くミラー面を含む光学素子と、を有する投写型映像表示装置であって、
   前記ミラー面は、第１領域と第２領域とを有し、
   前記第１領域には、前記第１領域に入射する入射光の偏光方向を、一の直線偏光から他の直線偏光に変換する第１偏光変換層を備え、
   前記第１領域を透過した光が前記光学素子を出射する領域には、前記第１領域を透過した光の偏光方向を、前記他の直線偏光から前記一の直線偏光に変換する第２偏光変換層を備えることを特徴とする投写型映像表示装置。
4. 光源と、前記光源からの光を重畳するフライアイレンズと、前記光源からの光を一の直線偏光に変換する偏光変換素子と、前記一の直線偏光に変換された光を変調する光変調素子と、を有する投写型映像表示装置であって、
   前記光源からの光を、第１色成分光と他の色成分光とに分離し、前記第１色成分光を第１光変調素子へ導く第１光学素子と、
   前記他の色成分光を、第２色成分光と第３色成分光とに分離し、前記第２色成分光を第２光変調素子へ導くと共に前記第３色成分光を第３光変調素子へ導く第２光学素子と、を備え、
   前記第１光学素子のミラー面は、第１領域と第２領域とを有し、
   前記第１領域には、前記第１領域に入射する入射光の偏光方向を、一の直線偏光から他の直線偏光に変換する第１偏光変換層を備え、
   前記第１領域を透過した光が前記光学素子を出射する領域には、前記第１領域を透過した光の偏光方向を、前記他の直線偏光から前記一の直線偏光に変換する第２偏光変換層を備えることを特徴とする投写型映像表示装置。
5. 請求項３または請求項４記載の投写型映像表示装置において、
   前記光源は、複数のランプ光源から構成されることを特徴とする投写型映像表示装置。
   

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