JP4444745B2 - 偏光分離素子および画像投射装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶プロジェクタ等の画像投射装置に好適な偏光分離素子（偏光ビームスプリッタ）に関するものである。

上記のような画像投射装置には、光源からの白色光を複数の色光成分に分解してそれぞれ液晶パネル等の画像形成素子に導いたり、複数の画像形成素子からの色光を合成したりするために、光の偏光状態に応じて透過、反射作用を持つ偏光ビームスプリッタが用いられている。

ここで、偏光ビームスプリッタは、２つのガラス部材の間に偏光分離膜（偏光分離層）と接着層とを挟んで構成されている。そして、ガラス部材の内部に発生した応力に起因する複屈折性による偏光状態の乱れを防ぐために、ガラス部材には光弾性定数の小さいガラス材が使われている。

但し、光弾性定数の小さいガラスは用途が限られているために、一般には高価である。そこで、特許文献１では、
５．００×１０^２ ≧Ｋ・α・Ｅ・∫（１−Ｔ）ｄλ／ρ／Ｃｐ
但し、Ｋはガラス材の光弾性定数（ｎｍ／ｍｍ・ｍｍ^２ ／Ｎ）、αは該ガラス材の線膨張係数（１０^−６／Ｋ）、Ｅは該ガラス材のヤング率（１０^３ Ｎ／ｍｍ^２ ）、λは光の波長（ｎｍ）、Ｔは波長λにおける該ガラス材の内部透過率、ρは該ガラス材の比重（ｇ／ｃｍ^３ ）、Ｃｐは該ガラス材の比熱（Ｊ／ｇ・ｋ）、式中の積分範囲は該ガラス材の光吸収波長帯（４２０〜５００ｎｍ）の範囲、
という条件を満足するガラス部材を用いた偏光ビームスプリッタを開示している。
特開２０００−１７１７７０号公報（段落００３８〜００３９）

しかしながら、偏光ビームスプリッタにおいては、実際には光弾性定数が０近傍のガラス材しか使われず、上記条件は実用的ではない。これは、ガラス材の内部で発生する熱が、ガラス材自体の光吸収によるものであるとの前提に立っているからである。

偏光ビームスプリッタは、ガラス材と偏光分離層と接着層とを有するが、ガラス材内での光路が長い（例えば１０ｍｍ以上）のに対して偏光分離層と接着層内での光路は短い（例えば１ｍｍ以下）ため、偏光分離層と接着層における発熱での熱密度が高く、結果としてガラス材に大きな応力が発生する。そして、この結果、該偏光ビームスプリッタを介して黒の画像を投射したときに、いわゆる黒浮きや色むらが発生する。

本発明は、ガラス材と偏光分離層と接着層とを有する偏光分離素子において、ガラス材の内部での応力発生を抑えることを目的の１つとしている。

上記の目的を達成するために、１つ観点としての本発明の偏光分離素子は、第１のガラス部材と第２のガラス部材との間に偏光分離層および接着層を有し、かつ以下の条件を満足する。

ＡＴ＋ＡＣ＜０．０５ …（１）
α^２×Ｅ ＜６００００００ …（２）
Ｋ＞０．５ …（３）
但し、ＡＴは偏光分離層の波長４３０ｎｍの光に対する光吸収率、ＡＣは接着層の波長４３０ｎｍの光に対する光吸収率、αは第１および第２のガラス部材の膨張係数（１０^−７／℃）、Ｅは第１および第２のガラス部材のヤング率（１０^８Ｎ／ｍ^２）、Ｋは第１および第２のガラス部材の光弾性定数（ｎｍ／ｃｍ／１０^５Ｐａ）である。

本発明によれば、偏光分離層と接着層での発熱を抑えることができ、その結果として、ガラス部材内での応力の発生を抑えることができる。このため、光弾性係数の大きなガラス部材を用いても偏光分離素子での偏光の乱れを抑えることができる。

そして、このような偏光分離素子を用いて画像を投射すれば、黒浮きや色むらの発生を抑えた高い画質の画像を投射することができる。

以下、本発明の実施例について説明する。ここではまず、上記条件式（１）〜（３）について、画像投射装置の光学ユニットに用いられる偏光ビームスプリッタを例に説明する。なお、ここにいう偏光ビームスプリッタは、第１のガラス部材と第２のガラス部材との間に、多層膜からなる偏光分離層と、紫外線硬化型接着剤等からなる接着層とを挟んで構成されたものである。そして、画像投射装置では、光源を含む照明系からの光（照明光）を偏光ビームスプリッタ等で複数（例えば、赤、緑、青）の色光成分に分解してそれぞれを液晶パネル等の画像形成素子に導いたり、複数の画像形成素子で変調された複数の色光を偏光ビームスプリッタで合成し、投射レンズに導いたりする。

偏光分離層で発生する熱量は、照明系の光量と、偏光分離層と接着層での光吸収率によって変化する。偏光分離層と接着層は、吸収する光量に応じて発熱し、これらの温度が上昇する。偏光分離層と接着層で発生した熱は、ガラス部材に伝達され、ガラス部材の温度が上昇する。この結果、ガラス部材の寸法とガラス部材の熱膨張係数とにより、ガラス部材には、
変形量（ｍｍ）＝温度上昇（Ｋ）×熱膨張係数率（／Ｋ）×寸法（ｍｍ）
の変形が生ずる。

ガラス部材の熱による変形とこれによりガラス部材内で発生する応力は、
応力（Ｎ）＝変形量（ｍｍ^２）×ヤング率（Ｎ／ｍｍ^２）
で表せる。さらに、該応力により発生する光の位相差（複屈折性）は、
位相差＝応力（Ｎ）×光弾性係数（ｎｍ／Ｎ）
で表せる。

これらをまとめると、
位相差＝｛温度上昇（Ｋ）×熱膨張係数率（／Ｋ）×寸法（ｍｍ）｝^２
×ヤング率（Ｎ／ｍｍ^２）×光弾性係数（ｎｍ／Ｎ）
となる。

これより、位相差を抑えるための方法として、
１．光弾性系数を小さくする
２．温度上昇を小さくする
３．ガラスの変形を小さくする
が考えられる。

ここで、１．は背景技術の欄でも述べたように、使用できるガラス材が限定されるので好ましくない。また、２．は照明系の光量と偏光分離層の光吸収率のいずれかを小さくすればよいが、光量を小さくすることは投射画像の明るさが暗くなるので、好ましくない。このため、偏光分離層と接着層の光吸収率を小さくするのが好ましい。

さらに、３．は上記式の「熱膨張係数率（／Ｋ）×寸法（ｍｍ）^２×ヤング率（Ｎ／ｍｍ^２）を小さくすればよい。なお、寸法は、画像形成素子の大きさなど別の要因で決定できるので、パラメータから除外する。

以上のことから、本実施例では、ガラス部材の面上に形成される偏光分離層の波長４３０ｎｍの光に対する光吸収率をＡＴとし、第１および第２のガラス部材を接合する接着層の波長４３０ｎｍの光に対する光吸収率をＡＣとし、第１および第２のガラス部材の膨張係数、ヤング率および光弾性係数をそれぞれ、α（１０^−７／℃），Ｅ（１０^８Ｎ／ｍ^２）、Ｋ（ｎｍ／ｃｍ／１０^５Ｐａ）とするとき、
ＡＴ＋ＡＣ＜０．０５ （５％） …（１）
α^２×Ｅ＜６００００００ …（２）
Ｋ＞０．５ …（３）
の条件を満足する。なお、ここにいう熱膨張係数率は、常温（例えば、−３０〜＋７０°Ｃ）での値である。

これにより、偏光分離層と接着層における発熱量が少なくなり、この結果ガラス部材の内部で発生する応力を低減することができる。したがって、比較的安価な光弾性定数の大きなガラス材を用いても、偏光ビームスプリッタにおける偏光の乱れが起きにくくなる。

なお、偏光分離層の光吸収率ＡＴおよび接着層の光吸収率ＡＣについては、
ＡＴ＋ＡＣ＜０．０４ （４％） …（１）’
でもよい。これにより、さらに偏光分離層と接着層における発熱量を少なくすることができる。

また、光弾性係数Ｋについて、
Ｋ＞１
を満たすガラス材を選択してもよい。これにより、より一般的なガラス材を用いることができる。なお、光弾性係数Ｋの上限値としては、
Ｋ＜３
が現実的である。

また、偏光ビームスプリッタの偏光分離特性を高くするためには、ガラス材の波長５８７．５６ｎｍの光に対する屈折率ｎを、
ｎ＞１．６５
とするのが望ましい。

このような偏光ビームスプリッタを画像投射装置に用いることにより、投射画像のコントラストを改善することができる。

特に、画像投射装置の光源の電力（放射束：Ｗ［ワット］）Ｐおよび投射輝度Ｂ（ＡＮＳＩｌｍ）と、画像形成素子の対角サイズＬ（ｉｎｃｈ）との関係が、
Ｐ／Ｌ^２≧３００ …（４）
Ｂ／Ｌ^２≧３０００ …（５）
のうち少なくとも一方を満足する画像投射装置に上記偏光ビームスプリッタを用いることにより、明るい光源からの光を小さなサイズの画像形成素子に入射させる場合や小さなサイズの画像形成素子を用いて明るい画像を投射する場合に、黒浮きや色むらの少ない高画質の投射画像を得ることができる。

なお、条件式（４），（５）は、以下の条件式に代えてもよい。

Ｐ／Ｌ^２≧４００ …（４）’
Ｂ／Ｌ^２≧４０００ …（５）’
また、これら（４），（４）’，（５），（５）’の上限値としては、
Ｐ／Ｌ^２≦６００ …（４）”
Ｂ／Ｌ^２≦８０００ …（５）”
程度が現実的である。

図１Ａには、本発明の実施例１である画像投射装置の光学ユニットの構成を示している。図１Ａにおいて、１は高圧水銀ランプなどからなる光源、２は光源１から光を所定の方向に放射するためのリフレクタ、３は均一な照明強度を有する照明領域を形成するためのインテグレータである。インテグレータ３は、フライアイレンズ３ａ，３ｂにより構成されている。

４は無偏光光を所定方向の偏光に揃える偏光変換素子であり、偏光分離膜４ａと反射膜４ｂと１／２位相差板４ｃとから構成されている。５，７は照明光を集光するコンデンサーレンズ、６はミラー、８は緑の波長領域の光（緑色光）を透過し、他の波長領域の光を反射するダイクロイックミラーである。

９ａ，９ｂ，９ｃはそれぞれ、Ｓ偏光を反射してＰ偏光を透過する特性を持つ偏光分離膜９ａ１，９ｂ１，９ｃ１を有する偏光ビームスプリッタである。

１０ａ，１０ｂはそれぞれ、所定波長領域の光の偏光方向を９０°変換（回転）する色選択性位相差板、１１ｒ，１１ｇ，１１ｂはそれぞれ、入射した光を反射するとともに原画を形成する反射型液晶表示素子（画像形成素子）である。１２ｒ，１２ｇ，１２ｂはそれぞれ１／４位相差板であり、１４は投射レンズである。

各液晶表示素子には、駆動回路１５が接続されており、該駆動回路１５は、パーソナルコンピュータ、ＤＶＤプレーヤ、ビデオデッキ、テレビチューナ等の画像情報供給装置１６から入力された画像信号に基づいて各液晶表示素子に各色用の原画を形成させる。これにより、各液晶表示素子に入射した照明光は変調されて画像光になる。このことは、図示しないが、他の実施例でも同様である。

次に、上記構成の光学的な作用を説明する。光源１から射出した光はリフレクタ２によりフライアイレンズ３ａの方向に集光される。この光束は、フライアイレンズ３ａにより複数の光束に分割される。該複数の光束は、フライアイレンズ３ｂおよびコンデンサーレンズ５，７の作用によって各液晶表示素子１１ｒ，１１ｇ，１１ｂ上に重ね合わされる。これにより、均一な照明強度の照明領域が各液晶表示素子１１ｒ，１１ｇ，１１ｂ上に形成される。

また、このときフライアイレンズ３ｂから射出した複数の光束は、偏光変換素子４において各光束に対応した偏光分離膜４ａでＰ偏光とＳ偏光とに分離される。このうちＰ偏光は、１／２位相差板４ｃによりＳ偏光と同方向の偏光成分に変換され、Ｓ偏光は反射膜４ｂにより反射される。これにより、フライアイレンズ３ｂから射出する複数の光束は、所定の偏光方向を有する光として偏光変換素子４から同一方向に射出される。

こうして偏光変換素子４によりほぼＳ偏光に揃えられた光のうち緑色光はダイクロイックミラー８を透過し、赤と青の波長領域光（赤色光および青色光）はダイクロイックミラー８で反射される。ダイクロイックミラー８を透過した緑色光は、偏光ビームスプリッタ９ａに入射し、偏光分離膜９ａ１にて反射され、１／４位相差板１２ｇを透過し、液晶表示素子１１ｇに入射する。

一方、ダイクロイックミラー８を反射した赤色光および青色光は、第１の色選択性位相差板１０ａによって青色光のみがその偏光方向を９０°変換されてＰ偏光となり、また、赤色光はＳ偏光のまま、それぞれ偏光ビームスプリッタ９ｂに入射する。

ここで、第１の色選択性位相差板１０ａの特性を図２に示す。画２において、点線は入射偏光方向に対して直交した偏光方向の光の透過率を示し、実線は入射偏光方向に対して平行な偏光方向の光の透過率を示す。偏光ビームスプリッタ９ｂの偏光分離膜９ｂ１において、Ｐ偏光である青色光は透過し、Ｓ偏光である赤色光は反射する。これにより、互いに偏光方向が直交する赤色光と青色光とが分離される。

また、偏光ビームスプリッタ９ｂの偏光分離膜９ｂ１で反射した赤色光は、１／４位相差板１２ｒを透過して液晶表示素子１１ｒに入射する。さらに、偏光ビームスプリッタ９ｂで偏光分離膜９ｂ１を透過した青色光は、１／４位相差板１２ｂを透過して液晶表示素子１１ｂに入射する。

さらに、液晶表示素子１１ｇによって変調され、かつ反射された緑色光は、１／４位相差板１２ｇを透過してＰ偏光となって偏光ビームスプリッタ９ａ，９ｃの偏光分離膜９ａ１，９ｃ１を透過する。

また、液晶表示素子１１ｒによって変調され、かつ反射された赤色光は、１／４位相差板１２ｒを透過してＰ偏光となって偏光ビームスプリッタ９ｂの偏光分離膜９ｂ１を透過し、第２の色選択性位相差板１０ｂに入射する。

ここで、第２の色選択性位相差板１０ｂの特性を図３に示す。点線は、入射偏光方向に対して直交した偏光方向の光の透過率を示し、実線は入射偏光方向に対して平行な偏光方向の光の透過率を示す。

また、液晶表示素子１１ｂによって変調され、かつ反射された青色光は、１／４位相差板１２ｂを透過し、Ｓ偏光となって偏光ビームスプリッタ９ｂに入射し、偏光分離膜９ｂ１で反射されて第２の色選択性位相差板１０ｂに入射する。

第２の色選択性位相差板１０ｂに入射した赤色光と青色光のうち赤色光は、その偏光方向が９０°変換されてＳ偏光となり、青色光はＳ偏光のまま、それぞれ偏光ビームスプリッタ９ｃに入射し、偏光分離膜９ｃ１で反射される。そして、赤、緑および青色光は、偏光ビームスプリッタ９ｃの偏光分離膜９ｃ１によって合成され、投射レンズ１４に導かれ、不図示のスクリーン等に投射される。

本実施例に用いられている偏光ビームスプリッタの構造を図１Ｂに模式的に示す。偏光ビームスプリッタは、三角柱形状の第１および第２のガラス部材Ｇ１，Ｇ２と、第１のガラス部材Ｇ１の面上に形成された多層膜からなる偏光分離膜（偏光分離層）ＳＦと、該第１のガラス部材Ｇ１における偏光分離膜ＳＦが形成された面と’第２のガラス部材Ｇ２とを接着する接着剤（接着層）ＡＤとを有する。

例えば、第１のガラス部材Ｇ１から入射した所定波長光は偏光分離膜ＳＦで反射され、他の波長光は偏光分離膜ＳＦおよび接着層ＡＤを透過する。この偏光ビームスプリッタの構成は、他の実施例でも同様である。

本実施例において、偏光ビームスプリッタ９ａ，９ｂに用いるガラス部材は、
ｎ＝１．６７８
α＝７２
Ｅ＝９１０
である。

このとき
α^２×Ｅ＝４７１７４４０ ＜６００００００
となる。

また、ガラス部材の光弾性係数は、
Ｋ＝１．６１＞０．５
である。

さらに、本実施例では、光源の電力Ｐは２００Ｗ、液晶表示素子の対角サイズ（対角長）Ｌは０．７インチ、投射輝度Ｂは２０００ＡＮＳＩであり、これらの関係は、条件式（４），（５）を満足する。

またこの場合において、図４に示すように、偏光分離層と接着層の波長４３０ｎｍの光に対する光吸収率が、
ＡＴ＋ＡＣ＜０．０５
であるときには、実験によると光弾性による偏光の乱れは発生しなかったが、図５に示すように、偏光分離層と接着層の波長４３０ｎｍの光に対する光吸収率が、
ＡＴ＋ＡＣ＞０．０５
であるときには、実験によると光弾性による偏光の乱れが発生した。

図６には、本発明の実施例２である画像投射装置の光学ユニットの構成を示している。図６において、４１は連続スペクトルで白色光を発光する光源であり、４２は光源４１からの光を所定の方向に集光するリフレクタである。４３ａは矩形のレンズをマトリックス状に配置した第１のフライアイレンズであり、４３ｂは第１のフライアイレンズの個々のレンズに対応したレンズをマトリクス状に配置した第２のフライアイレンズである。

４４は無偏光光を所定の偏光方向の光に揃える偏光変換素子であり、４５ａはコンデンサーレンズ、４５ｂ，４５ｃ，４５ｄはフィールドレンズである。４６ａ，４６ｂは長い光路中の照明光をロスなく伝達するリレーレンズである。

４７は赤（Ｒ）の波長領域光（赤色光）を透過し、青（Ｂ）と緑（Ｇ）の波長領域光（青色光および緑色光）を反射する第１のダイクロイックミラーである。４８は青色光を透過し、緑色光を反射する第２のダイクロイックミラーである。

４９ａ，４９ｂは反射ミラーである。５０ａ，５０ｂ，５０ｃはそれぞれＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する偏光分離膜５０ａ１，５０ｂ１，５０ｃ１を備えた第１の偏光ビームスプリッタ、第２の偏光ビームスプリッタおよび第３の偏光ビームスプリッタである。

５１ｒ，５１ｇ，５１ｂはそれぞれ原画を形成し、かつ光を反射する赤用の反射型液晶表示素子、緑用の反射型液晶表示素子および青用の反射型液晶表示素子である。

５２ｒ，５２ｇ，５２ｂは赤用の１／４波長板、緑用の１／４波長板および青用の１／４波長板である。５３ｒ，５３ｇ，５３ｂは所定の偏光成分を透過する偏光板であり、５５はダイクロイックプリズム、５４は投射レンズである。

実施例１と同様に、偏光変換素子４４によりほぼＳ偏光に揃えられた光は、第１のダイクロイックミラー４７に入射し、赤色光は透過して、緑色光と青色光は反射する。第１のダイクロイックミラー４７を透過した赤色光は、リレーレンズ４６ａ，４６ｂおよびフィールドレンズ４５ｄを介して偏光ビームスプリッタ５０ｃに入射して偏光分離膜５０ｃ１において反射し、１／４位相差板５２ｒを透過して液晶表示素子５１ｒに入射する。

一方、第１のダイクロイックミラー４７で反射した緑色光と青色光のうち緑色光は、第２のダイクロイックミラー４８で反射され、青色光は透過する。

第２のダイクロイックミラー４８で反射した緑色光は、フィールドレンズ４５ｃを介して偏光ビームスプリッタ５０ｂに入射し、偏光分離膜５０ｂ１で反射され、１／４位相差板５２ｇを透過して液晶表示素子５１ｇに入射する。

また、第２のダイクロイックミラー４８を透過した青色光は、フィールドレンズ４５ｂを介して偏光ビームスプリッタ５０ａに入射し、偏光分離膜５０ａ１で反射され、１／４位相差板５２ｂを透過して液晶表示素子５１ｂに入射する。

さらに、液晶表示素子５１ｇによって変調され、かつ反射した緑色光は、１／４位相差板５２ｇを透過し、Ｐ偏光となって偏光ビームスプリッタ５０ｂの偏光分離膜５０ｂ１を透過する。

また、液晶表示素子５１ｒによって変調され、かつ反射した赤色光は、１／４位相差板５２ｒを透過し、Ｐ偏光となって偏光ビームスプリッタ５０ｃの偏光分離膜５０ｃ１を透過する。

さらに、液晶表示素子５１ｂによって変調され、かつ反射した青色光は、１／４位相差板５２ｂを透過し、Ｐ偏光となって偏光ビームスプリッタ５０ａの偏光分離膜５０ａ１を透過する。

各偏光ビームスプリッタを透過した赤、緑および青色光は、ダイクロイックプリズム５５によって合成され、投射レンズ５４に導かれてスクリーン等に投射される。

この実施例において、偏光ビームスプリッタに用いられるガラス部材は、
ｎ＝１．６９７
α＝５７
Ｅ＝１１１８
である。このとき、
α^２×Ｅ＝３６３２３８２ ＜６００００００
となる。

また、ガラス部材の光弾性係数は、
Ｋ＝ １．８６ ＞０．５
である。

さらに、本実施例における光源の電力Ｐは２３０Ｗ、液晶表示素子の対角サイズＬは０．７インチ、投射輝度Ｂは２５００ＡＮＳＩであり、これらの関係は、条件式（４），（５）を満足する。

そして、偏光分離層と接着層の波長４３０ｎｍの光に対する光吸収率に関して、実験によれば、実施例１と同様の結果が得られた。

図７には、本発明の実施例３である画像投射装置の光学ユニットの構成を示している。図７において、３１は高圧水銀ランプなどからなる光源、３２はリフレクタである。３３ａは複数のシリンドリカルレンズからなる第１のレンズアレイ、３３ｂは複数のシリンドリカルレンズからなる第２のレンズアレイである。

３４は偏光変換素子、３５は第１の光束圧縮レンズ、３６はコンデンサーレンズ、３７は第２の光束圧縮レンズである。３８がダイクロイックミラーで、３９が反射ミラーで、４０ａ，４０ｂが色選択性位相差板である。４１ａ，４１ｂ，４１ｃは偏光分離膜４１ａ１，４１ｂ１，４１ｃ１を有する偏光ビームスプリッタで、４２ｒ，４２ｇ，４２ｂは反射型液晶表示素子である。４３ｒ，４３ｇ，４３ｂは１／４位相板で、４４は投射レンズである。

本実施例におけるダイクロイックミラー３８から投射レンズ４４に至る色分解合成系の作用は、実施例１と同じである。

図８には、図７における第１のレンズアレイ３３ａから各反射型液晶表示素子までの照明光学系をストレートに展開した断面を示す。図９には、図７における第１のレンズアレイ３３ａから各反射型液晶表示素子までの照明光学系をストレートに展開し、かつ図８における光軸Ｌａを含む図の紙面に対して垂直方向の断面を示す。

図７〜９において、第１のレンズアレイ３３ａおよび第２のレンズアレイ３３ｂは、複数のシリンドリカルレンズを図９の紙面方向に配列して構成されている。

第１の光束圧縮レンズ３５と第２光束圧縮レンズ３７は、図８の紙面内方向においてのみ屈折力を有するシリンドリカルレンズより構成されている。第１の光束圧縮レンズ３５と第２光束圧縮レンズ３７とコンデンサーレンズ３６の作用により、光源３１からの光束を図７の紙面内方向において収束させ、光束の断面形状を反射型液晶表示素子の被照明面（画像形成領域）の形状に合わせて反射型液晶表示素子上に集光している。

図９に示す第１のレンズアレイ３３ａの各シリンドリカルレンズの配列方向を含む断面内においては、光源３１からの光束が第１のレンズアレイ３３ａに入射し、第１のレンズアレイ３３ａで集光されて第２レンズアレイ３３ｂに入射する。そして、第２のレンズアレイ３３ｂの射出面又はその近傍に複数の２次光源像を形成する。

この複数の２次光源像からの光束は、偏光変換素子３４で所定の偏光方向の光に揃えられた後、コンデンサーレンズ３６により反射型液晶表示素子上に重畳的に照射される。

本実施例において、偏光ビームスプリッタ４１ａ，４１ｂに用いられるガラス部材は、
ｎ＝１．７１７
α＝８０
Ｅ＝８６８
である。このとき
α^２×Ｅ＝５５５５２００ ＜６００００００
となる。

また、ガラス部材の光弾性係数は、
Ｋ＝１．５１＞０．５
である。

さらに、本実施例における光源の電力Ｐは１５０Ｗ、液晶表示素子の対角サイズＬは０．５５インチ、投射輝度Ｂは１２００ＡＮＳＩであり、これらの関係は、条件式（４），（５）を満足する。

そして、偏光分離層と接着層の波長４３０ｎｍの光に対する光吸収率に関して、実験によれば、実施例１と同様の結果が得られた。

なお、本発明による偏光分離素子（偏光ビームスプリッタ）は、上述した各実施例の構成の画像投射装置に限らず、光源からの光を偏光特性を利用して画像形成素子に導いたり、画像形成素子で変調された光の偏光特性を利用して投射レンズへと導いたりする偏光分離素子を用いたすべての構成の画像投射装置に適用することができる。

また、上記各実施例では、反射型画像形成素子を用いた画像投射装置について説明したが、本発明による偏光分離素子は、透過型画像形成素子や自発光型画像形成素子（エレクトロルミネセンス）やマイクロミラーアレイ等、他の画像形成素子を用いた画像投射装置にも適用することができる。

本発明の実施例１である画像投射装置の構成を示す図。 実施例１の画像投射装置に用いられる偏光ビームスプリッタの構造を示す模式図。 実施例１の画像投射装置に用いられる第１の色選択性位相差板の特性を示す図。 実施例１の画像投射装置に用いられる第２の色選択性位相差板の特性を示す図。 実施例１の画像投射装置に用いられる偏光ビームスプリッタでの偏光分離層と接着層の光吸収率を示す図。 従来の偏光ビームスプリッタでの偏光分離層と接着層の光吸収率を示す図。 本発明の実施例２である画像投射装置の構成を示す図。 本発明の実施例３である画像投射装置の構成を示す図。 実施例３の画像投射装置の展開図。 実施例３の画像投射装置の展開図。

符号の説明

１，３１，４１ 光源
４，３４，４４ 偏光変換素子
８，３８，４７，４８ ダイクロイックミラー
９ａ，９ｂ，９ｃ，４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，５０ａ，５０ｂ，５０ｃ 偏光ビームスプリッタ
９ａ１，９ｂ１，９ｃ１，４１ａ１，４１ｂ１，４１ｃ１，５０ａ１，５０ｂ１，５０ｃ１ 偏光分離膜
１１ｒ，１１ｇ，１１ｂ，４２ｒ，４２ｇ，４２ｂ，５１ｒ，５１ｇ，５１ｂ 反射型液晶表示素子
１４，４４，５４ 投射レンズ
Ｇ１ 第１のガラス部材
Ｇ２ 第２のガラス部材
ＳＦ 偏光分離膜（偏光分離層）
ＡＤ 接着層

Claims (8)

1. 第１のガラス部材と第２のガラス部材との間に偏光分離層および接着層を有し、かつ以下の条件を満足することを特徴とする偏光分離素子。
   ＡＴ＋ＡＣ＜０．０５
   α^２×Ｅ＜６００００００
   Ｋ＞０．５
   但し、ＡＴは前記偏光分離層の波長４３０ｎｍの光に対する光吸収率、ＡＣは前記接着層の波長４３０ｎｍの光に対する光吸収率、αは前記第１および第２のガラス部材の膨張係数（１０^−７／℃）、Ｅは前記第１および第２のガラス部材のヤング率（１０^８Ｎ／ｍ^２）、Ｋは前記第１および第２のガラス部材の光弾性定数（ｎｍ／ｃｍ／１０^５Ｐａ）である。
2. さらに以下の条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の偏光分離素子。
   Ｋ＞１
3. さらに以下の条件を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の偏光分離素子。
   ｎ＞１．６５
   但し、ｎは前記第１および第２のガラス部材の波長５８７．５６ｎｍの光に対する屈折率である。
4. 光源と、
   請求項１から３のいずれか１つに記載の偏光分離素子と、
   原画を形成する画像形成素子と、
   前記光源から発し、前記偏光分離素子および前記画像形成素子を介した光を投射する投射レンズとを有することを特徴とする光学ユニット。
5. 以下の条件を満足することを特徴とする請求項４に記載の光学ユニット。
   Ｐ／Ｌ^２≧３００
   但し、Ｐは前記光源の電力値（Ｗ）、Ｌは前記画像形成素子の対角サイズ（ｉｎｃｈ）である。
6. 以下の条件を満足することを特徴とする請求項４又は５に記載の光学ユニット。
   Ｂ／Ｌ^２≧３０００
   但し、Ｂは投射輝度（ＡＮＳＩｌｍ）、Ｌは前記画像形成素子の対角サイズ（ｉｎｃｈ）である。
7. 請求項４から６のいずれか１つに記載の光学ユニットを有した画像投射装置。
8. 請求項７に記載の画像投射装置と、
   該画像投射装置に画像情報を供給する画像情報供給装置とを有することを特徴とする画像表示システム。
   

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