投射型表示装置
【課題】製造工程の煩雑さを緩和することが可能な投射型表示装置を提供すること。
【解決手段】反射型偏光変換膜１３７Ｒ、１３７Ｇ、１３７Ｂが、偏光分離膜１３６Ｒ、１３６Ｇ、１３６Ｂから射出されたｓ偏光のうち少なくとも一部の偏光方向をｐ偏光の偏光方向に変換する機能（位相差板としての機能）と、当該偏光方向を変換したｐ偏光を反射して偏光変換素子１３２から射出する機能（反射膜としての機能）とを併せ持っているので、例えば従来の構成における位相差板と反射膜とを一つの部材として構成することができ、これらを別々に設けなくても済むことになる。これにより、偏光変換素子１３２の部品点数を削減することができ、製造工程の煩雑さを緩和することが可能となる。ひいては、プロジェクタの製造工程の煩雑さを緩和することにつながる。
【解決手段】反射型偏光変換膜１３７Ｒ、１３７Ｇ、１３７Ｂが、偏光分離膜１３６Ｒ、１３６Ｇ、１３６Ｂから射出されたｓ偏光のうち少なくとも一部の偏光方向をｐ偏光の偏光方向に変換する機能（位相差板としての機能）と、当該偏光方向を変換したｐ偏光を反射して偏光変換素子１３２から射出する機能（反射膜としての機能）とを併せ持っているので、例えば従来の構成における位相差板と反射膜とを一つの部材として構成することができ、これらを別々に設けなくても済むことになる。これにより、偏光変換素子１３２の部品点数を削減することができ、製造工程の煩雑さを緩和することが可能となる。ひいては、プロジェクタの製造工程の煩雑さを緩和することにつながる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投射型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にプロジェクタなどの投射型表示装置は、光源と、光変調素子と、投射レンズとを主体として構成されている。光源から射出される光を光変調素子によって変調し、この変調した光を投射レンズによってスクリーンなどに投射することで、静止画や動画などの画像が表示されることになる。
【０００３】
投射型表示装置の光変調素子として、例えば透過型の液晶装置を用いることが多い。液晶装置の入射面には、通常、偏光板が設けられている。液晶装置に入射する光のうち、偏光板の偏光方向と同一方向に偏光する光成分はこの偏光板を透過し、偏光板の偏光方向とは異なる方向に偏光する光成分はこの偏光板によって遮光されるようになっている。
【０００４】
近年、明るく高コントラストの画像を表示する投射型表示装置が要請されている。この要請に対して、光源から射出される光の偏光方向を偏光板の偏光方向と同一になるように揃えることによって多くの光成分が偏光板を透過可能となるようにし、光源から射出される光をできるだけ多く表示に利用する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
特許文献１に記載のプロジェクタは、光の偏光方向を一方向に揃えることが可能な偏光変換プリズムアレイを光源と光変調素子（偏光板付き液晶装置）との間に有した構成になっている。偏光変換プリズムアレイは、基板内に偏光分離膜と反射膜とが設けられ、基板の表面に位相差板が貼り付けられた構成になっている。光源から射出される光は、偏光分離膜によって偏光板の偏光方向と同一方向に偏光する光成分（ｓ偏光）と当該偏光板の偏光方向とは異なる方向に偏光する光成分（ｐ偏光）とに分離される。ｓ偏光は反射膜によって反射されそのまま射出される。ｐ偏光は位相差板によってその偏光方向を変換され、ｓ偏光として射出される。
【特許文献１】特開２００２−２３１０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
偏光変換素子には偏光分離膜、反射膜、位相差板と機能の異なる３種類の部材が取り付けられているため、偏光変換素子の部品点数が多くなってしまい、偏光変換素子の製造工程が煩雑になってしまう。
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、製造工程の煩雑さを緩和することが可能な投射型表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る投射型表示装置は、異なる色光を発光する複数の光源と、前記異なる色光についてそれぞれ設けられ、各色光の偏光方向を変換する複数の偏光変換素子と、前記偏光変換素子によって偏光方向を変換された前記複数の色光を変調する複数の光変調手段と、前記複数の光変調手段によって変調された色光を合成する色合成手段と、前記色合成手段によって合成された光を投射する投射レンズとを具備し、前記偏光変換素子が、自身に入射する光を所定の偏光方向を有する第１光成分と前記所定の偏光方向とは異なる偏光方向を有する第２光成分とに分離すると共に、前記第１光成分を第１方向へ射出し前記第２光成分を前記第１方向とは異なる第２方向へ射出する偏光分離部材と、前記偏光分離部材の前記第２方向上に設けられ、前記偏光分離部材から射出された前記第２光成分のうち少なくとも一部の偏光方向成分を前記所定の偏光方向成分に変換すると共に当該偏光方向を変換した第２光成分を前記第１方向へ射出する偏光変換部材とを有し、一の前記偏光分離部材と一の前記偏光変換部材とが対をなしており、前記偏光分離部材と前記偏光変換部材との対が複数設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、一の偏光分離部材と一の偏光変換部材とが対をなしており、この偏光分離部材と偏光変換部材との対が複数設けられている場合において、偏光変換部材が、偏光分離部材から射出された第２光成分のうち少なくとも一部の偏光方向を所定の偏光方向に変換する機能（位相差板としての機能）と、当該偏光方向を変換した第２光成分を第１方向へ射出する機能（反射膜としての機能）とを併せ持っているので、例えば従来の構成における位相差板と反射膜とを一つの部材として構成することができ、これらを別々に設けなくても済むことになる。これにより、偏光変換素子の部品点数を削減することができ、製造工程の煩雑さを緩和することが可能となる。ひいては、投射型表示装置の製造工程の煩雑さを緩和することにつながる。
【０００８】
上記の投射型表示装置は、前記偏光分離部材と前記偏光変換部材とが、光を透過可能な基材の内部に設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、偏光分離部材と偏光変換部材とが光を透過可能な基材の内部に設けられているので、当該基材によって偏光分離部材と偏光変換部材との位置を固定することができる。これにより、偏光分離部材と偏光変換部材との間の位置ズレを回避することができる。
【０００９】
上記の投射型表示装置は、前記偏光変換部材が、前記第２方向上に設けられ、光反射可能な材料からなる平坦層と、前記平坦層の表面に設けられ、光反射可能な材料からなり、所定のピッチ及び所定の深さで一方向に延在するグリッド部を有するグリッド層とを有することを特徴とする。
本発明によれば、偏光変換部材が、第２方向上に設けられ光反射可能な材料からなる平坦層を有しているので、当該平坦層の表面の向きを調節することにより、所望の方向に光を反射して射出することができる。しかも、平坦層の表面に設けられ光反射可能な材料からなり所定のピッチ及び所定の深さで一方向に延在するグリッド部を有するグリッド層を有しているので、第２の光成分の偏光方向を所定の方向に変換することができる。このように、グリッド層による偏光方向の変換と平坦層による第１方向への射出とを一つの部材で行うことができるので、例えば従来の構成における位相差板と反射膜とを別々に設ける必要は無く、偏光変換素子の部品点数を削減することができ、製造工程の煩雑さを緩和することが可能となる。
従来の偏光変換素子では、位相差板は偏光方向を変換した光を透過させる構成になっており、光透過率の高い有機材料を主成分として構成されることが多かった。このため、例えばプロジェクタなどに搭載した場合、光源から射出される光によって焼け付きが生じることがあり、偏光変換素子の耐光性に問題があった。これに対して本発明では、偏光変換部材は偏光方向を変換した光を反射する構成になっている。偏光変換部材のグリッド層及び平坦層は光反射可能な材料からなることとしているので、例えば金属などの無機材料によって構成することができる。これにより、焼け付きを回避することができ、耐光性の向上を図ることができる。
【００１０】
上記の投射型表示装置は、前記平坦層及びグリッド層が、銀、金又はアルミニウムを主成分としていることを特徴とする。
銀、金、アルミニウムは光反射率の高い金属である。本発明によれば、平坦層及びグリッド層が、銀、金又はアルミニウムを主成分としているので、偏光変換素子に入射する第２光成分を高い効率で利用することができる。加えて、これらの材料は耐光性が高いため、この偏光変換素子を例えばプロジェクタなどに搭載した場合、光源から射出される光による焼け付きを回避することができる。
【００１１】
上記の投射型表示装置は、前記所定のピッチが、入射する光の波長よりも小さい値であり、
前記所定の深さが、６０ｎｍ以上１６０ｎｍ以下の範囲であり、前記偏光変換部材の前記第２方向に対する垂直面に対して仰角４５°の方向であって当該垂直面において前記一方向に直交する方向に対して３０°よりも大きく７５°よりも小さい範囲の角度を成す方向から前記第２光成分が入射するように、前記偏光変換部材が配置されていることを特徴とする。
本発明者は、平坦層及びグリッド層の材質、所定のピッチ及び所定の深さによって光の利用効率が変化することを見出した。ここで光の利用効率とは、偏光変換部材に入射する入射光の強度と偏光変換部材から射出する射出光の強度との比で表される。
本発明では、この点を踏まえて、所定のピッチが入射する光の波長よりも小さい値であり、所定の深さが６０ｎｍ以上１６０ｎｍ以下の範囲であり、偏光変換部材の前記第２方向に対する垂直面に対して仰角４５°の方向であって当該垂直面において一方向に直交する方向に対して３０°よりも大きく７５°よりも小さい範囲の角度を成す方向から第２光成分が入射するように、偏光変換部材が配置されていることとしたので、光の利用効率を最適にすることができる。加えて、本発明者らは、第２光成分の波長や平坦層及びグリッド層の主成分によって、所定の深さの最適値、及び、偏光変換部材の第２方向に対する垂直面において一方向に直交する方向に対する第２光成分の入射角度の最適値が異なることを見出した。これを踏まえて、本発明では、所定の深さが６０ｎｍ以上１６０ｎｍ以下の範囲であるとし、当該入射角度の最適値を３０°よりも大きく７５°よりも小さい範囲としているので、第２光成分の波長に応じてこれらの値を適宜選択することができる。
【００１２】
本発明では異なる色光のそれぞれに偏光変換素子が設けられているので、偏光変換素子毎に平坦層及びグリッド層の材質、所定の深さ、垂直面において一方向に直交する方向に対する第２光成分の入射角度が異なるように設計することが可能である。
例えば、前記異なる色光が赤色光、緑色光及び青色光であり、前記平坦層及び前記グリッド層が銀を主成分としており、前記赤色光について設けられる前記偏光変換素子において、前記所定の深さが１２０ｎｍ以上１４０ｎｍ以下の範囲であり、前記緑色光について設けられる前記偏光変換素子において、前記所定の深さが９０ｎｍ以上１１０ｎｍ以下の範囲であり、前記青色光について設けられる前記偏光変換素子において、前記所定の深さが６０ｎｍ以上７０ｎｍ以下の範囲であり、前記垂直面において、当該垂直面に対して仰角４５°の角度を成し前記一方向に直交する方向に対して５０°以上６０°以下の範囲の角度を成す方向から前記第２光成分が入射するように、前記偏光変換部材が配置されていることが好ましい。
【００１３】
また、前記異なる色光が赤色光、緑色光及び青色光であり、前記平坦層及び前記グリッド層がアルミニウムを主成分としており、前記赤色光について設けられる前記偏光変換素子において、前記所定の深さが１３０ｎｍ以上１６０ｎｍ以下の範囲であり、前記緑色光について設けられる前記偏光変換素子において、前記所定の深さが１００ｎｍ以上１３０ｎｍ以下の範囲であり、前記青色光について設けられる前記偏光変換素子において、前記所定の深さが９０ｎｍ以上１２０ｎｍ以下の範囲であり、前記垂直面において、当該垂直面に対して仰角４５°の角度を成し前記一方向に直交する方向に対して４５°以上６０°以下の範囲の角度を成す方向から前記第２光成分が入射するように、前記偏光変換部材が配置されていることが好ましい。
【００１４】
更に、前記異なる色光が赤色光、緑色光及び青色光であり、前記平坦層及び前記グリッド層が金を主成分としており、前記赤色光について設けられる前記偏光変換素子において、前記所定の深さが１１０ｎｍ以上１３０ｎｍ以下の範囲であり、前記緑色光について設けられる前記偏光変換素子において、前記所定の深さが７５ｎｍ以上１１５ｎｍ以下の範囲であり、前記垂直面において、当該垂直面に対して仰角４５°の角度を成し前記一方向に直交する方向に対して５０°以上６０°以下の範囲の角度を成す方向から前記第２光成分が入射するように、前記偏光変換部材が配置されていることが好ましい。
【００１５】
上記の投射型表示装置は、前記偏光分離部材が、ワイヤーグリッド偏光板であることを特徴とする。
本発明によれば、偏光分離部材がワイヤーグリッド偏光板であるので、入射光を確実に分離することができる。偏光変換部材がグリッド部を有する構成においては、偏光変換部材のグリッド部とワイヤーグリッド偏光板のワイヤーグリッド部とを同一の製造工程で製造することができるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態を図面に基づき説明する。
（プロジェクタの全体構成）
まず、本実施形態に係るプロジェクタの全体構成を説明する。図１は、プロジェクタＰＪ１の全体構成を模式的に示す図である。
プロジェクタＰＪ１は、画像表示装置２と、投射レンズ３とを主体として構成されている。
【００１７】
画像表示装置２は、光源１０と、均一照明系２０と、色変調部３０とを有している。
光源１０は、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプやキセノンランプなどの白色光を照射するランプ１１と、当該ランプ１１から射出された白色光を反射・集光するリフレクタ１２とを有している。リフレクタ１２としては、放物面鏡を用いることが好ましい。
【００１８】
均一照明系２０は、光源１０からの白色光の輝度分布を均一化する光学系であり、第１レンズアレイ２１と、第２レンズアレイ２２と、偏光変換素子２３と、集光レンズ２４とを有している。第１レンズアレイ２１及び第２レンズアレイ２２は、光源１０の光射出側に配置されている。この第１レンズアレイ２１及び第２レンズアレイ２２は、例えばフライアイレンズなどからなり、光の輝度分布を均一化する光学部材である。偏光変換素子２３は、第２レンズアレイ２２の光射出側に配置されており、光の偏光方向を一方向に揃える光学素子である。集光レンズ２４は、偏光変換素子２３の光射出側に配置されたレンズである。
【００１９】
色変調部３０は、均一照明系２０から入射した白色光の波長領域のうちの赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３原色の輝度をそれぞれ変調する部分であり、２つのダイクロイックミラー３１ａ、３１ｂと、３つのミラー３２ａ、３２ｂ、３２ｃと、５つのフィールドレンズ（レンズ３３、リレーレンズ３４、平行化レンズ３５Ｒ、３５Ｇ、３５Ｂ）と、３つの液晶ライトバルブ３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂと、クロスダイクロイックプリズム３７とを有している。
【００２０】
ダイクロイックミラー３１ａ、３１ｂは、白色光をＲＧＢの３原色光に分離（分光）するための光学部材である。ダイクロイックミラー３１ａは、集光レンズ２４の光射出側に光の進行方向に対して４５°傾くように配置されており、青色光及び緑色光を反射すると共に赤色光を透過する性質のダイクロイック膜がガラス板などの光透過可能な基板に貼り付けられた構成になっている。ダイクロイックミラー３１ｂは、ダイクロイックミラー３１ａの光反射側に光の進行方向に対して４５°傾くように配置されており、緑色光を反射すると共に青色光を透過する性質のダイクロイック膜がガラス板などの光透過可能な基板に貼り付けられた構成になっている。
【００２１】
レンズ３３及びリレーレンズ３４は、ダイクロイックミラー３１ｂを透過した光を平行化レンズ３５Ｂに伝達する光学部材である。レンズ３３はダイクロイックミラー３１ｂの光透過側に配置されており、リレーレンズ３４に光を効率よく入射させるために設けられている。
【００２２】
平行化レンズ３５Ｒ、３５Ｇ、３５Ｂは、対応する液晶ライトバルブ３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂの光入射側に配置されており、液晶ライトバルブ３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂに入射する各色光を略平行化する凸レンズである。
【００２３】
液晶ライトバルブ３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂは、アクティブマトリクス型の液晶表示素子であり、光入射面及び光射出面にはそれぞれ偏光板が貼付されている。光入射面に貼付された偏光板はｐ偏光の光を透過するようになっている。この液晶ライトバルブ３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂは、電圧非印加状態で白／明（透過）状態、電圧印加状態で黒／暗（非透過）状態となるノーマリーホワイトモードまたはその逆のノーマリーブラックモードで駆動され、与えられた制御値に応じて明暗間の階調がアナログ制御されるようになっている。
【００２４】
クロスダイクロイックプリズム３７は、４つの直角プリズムが貼り合わされた構成になっており、これら直角プリズムの貼り合わせ面には、青色光を反射する誘電体多層膜（青色光反射ダイクロイック膜３７ａ）と、赤色光を反射する誘電体多層膜（赤色光反射ダイクロイック膜３７ｂ）とが形成されている。
【００２５】
（均一照明系の構成）
次に、上述した均一照明系２０の構成を説明する。図２は、図１に示すプロジェクタＰＪ１の光源１０及び均一照明系２０の構成を示す図である。
同図に示すように、均一照明系２０の第１レンズアレイ２１及び第２レンズアレイ２２は、フライアイレンズの凸面２１ａ、２２ａが対向するように配置されている。個々の凸面２１ａ、２２ａはほぼ同一の寸法、同一の個数、同一の配列になっており、光源１０から射出される光の進行方向に見て各凸面２１ａ、２２ａの位置が重なるように配置されている。
【００２６】
偏光変換素子２３は、基材２５と、偏光分離膜（偏光分離部材）２６と、反射型偏光変換膜（偏光変換部材）２７とを主体として構成されており、光入射面２３ａに第２レンズアレイ２２の背面２２ｂに貼り付けられている。偏光変換素子２３は、第２レンズアレイ２２と一体的に設けられている。
【００２７】
図３は、偏光変換素子２３の構成を詳細に示す断面図である。
基材２５は、例えばガラスや石英などの光透過可能な材料からなる矩形の基板である。基材２５内には、図中上下方向に偏光分離膜２６及び反射型偏光変換膜２７が交互に設けられている。１つの偏光分離膜２６と１つの反射型偏光変換膜２７とが対をなしており、この偏光分離膜２６と反射型偏光変換膜２７との対が基材内に複数設けられてた構成になっている。
【００２８】
偏光分離膜２６は、基材２５の内部に設けられた誘電体膜である。この偏光分離膜２６は、偏光変換素子２３の光入射面２３ａに対して角度α（例えばα＝４５°）傾くように配置されており、光源１０から射出された白色光のうち例えばｐ偏光（第１光成分）とｓ偏光（第２光成分）とに分離する。偏光分離膜２６は、分離したｐ偏光を透過させて入射方向と同じ方向（第１方向）に射出すると共に、分離したｓ偏光を反射型偏光変換膜２７の方向（第２方向）に向けて反射するようになっている。
【００２９】
反射型偏光変換膜２７は、偏光分離膜２６の反射方向に配置されており、偏光変換素子２３の光入射面２３ａに対して角度β（例えばβ＝４５°）傾くように設けられている。図４は、反射型偏光変換膜２７の構成を示す斜視図である。図４に示すように、反射型偏光変換膜２７は、平面視矩形の部材であり、平坦層２７ｂと、グリッド層２７ｃとを主体として構成されている。
【００３０】
平坦層２７ｂは、基材２５の内部に設けられ、例えば銀、金、アルミニウムなどの光反射率の高い金属材料を主成分とする層である。この平坦層２７ｂは、光を透過させることなく反射するのに十分な厚さを有している。
【００３１】
グリッド層２７ｃは、平坦層２７ｂのうち偏光分離膜２６の光入射面に対向する側の表面に設けられた層であり、複数の凸部２７ｄを主体として構成されている。各凸部２７ｄは、平坦層２７ｂ上に同一の方向に延在するように設けられ、所定の間隔ｄ１（例えばｄ１＝７０ｎｍ）を空けて配置されている（間隙２７ｅ）。間隙２７ｅには、平坦層２７ｂが露出している。凸部２７ｄと間隙２７ｅとによってグリッド部が形成されている。このグリッド部の延在方向は、平面視矩形に設けられた反射型偏光変換膜２７の辺方向に対して傾いて設けられている。
【００３２】
凸部２７ｄの幅（延在方向に直交する方向の寸法）はｄ２（例えばｄ２＝７０ｎｍ）となっており、ここではｄ１＝ｄ２＝７０ｎｍとなっている。したがって、凸部２７ｄは１４０ｎｍのピッチで配列されていることになる。この凸部２７ｄは、平坦層２７ｂからの高さ（突出方向の寸法）ｈが例えば６０ｎｍ以上１６０ｎｍ以下の範囲になるように形成されており、この高さｈがグリッド部の所定の深さとなる。
【００３３】
反射型偏光変換膜２７は、平坦層２７ｂの表面に対して仰角４５°の方向であって当該平坦層２７ｂの表面においてグリッド部の延在方向に直交する方向に対して３０°よりも大きく７５°よりも小さい範囲の角度φ（図５参照）を成す方向から光が入射するように配置されている。
【００３４】
（プロジェクタの動作）
次に、上記のように構成されたプロジェクタＰＪ１の動作を説明する。光源１０のランプ１１から射出された白色光及びリフレクタ１２によって集光された白色光は、均一照明系２０に入射する。均一照明系２０へ入射した白色光は、第１レンズアレイ２１及び第２レンズアレイ２２によって輝度分布が均一化される。輝度分布が均一化された白色光は、偏光変換素子２３に入射する。偏光変換素子２３に入射した白色光は、偏光分離膜２６によってｐ偏光の光成分とｓ偏光の光成分とに分離され、ｐ偏光の光成分は偏光分離膜２６を透過する。ｓ偏光の光成分は、反射型偏光変換膜２７に向けて反射される。
【００３５】
図５は、ｓ偏光の光成分の偏光方向が反射型偏光変換膜２７によって変換される様子を模式的に示した図である。図５の座標軸については、ＸＹ平面が平坦層２７ｂの表面（グリッド層２７ｃが設けられている面）であり、Ｘ軸方向が凸部２７ｄの延在方向（グリッド方向）に直交する方向であり、Ｙ軸方向が当該グリッド方向である。Ｚ軸方向は平坦層２７ｂの表面に垂直な方向である。
【００３６】
同図に示すように、偏光分離膜２６によって分離され反射型偏光変換膜２７に入射するｓ偏光は、平坦層２７ｂの表面に対して俯角４５°の方向から入射すると共に、グリッド方向の直交方向（図中のＸ軸方向）に対して上記の角度φ傾いて入射する。入射したｓ偏光の偏光方向は、図中のベクトルＥの方向である。
【００３７】
入射したｓ偏光は、グリッド層２７ｃと平坦層２７ｂによって反射されると供に、少なくとも一部がｐ偏光に変換される。図５では、反射光の進行方向をＸ’軸方向とし、上記ベクトルＥと同一の方向上記のベクトルＥに対して直交する方向（ｐ偏光の偏光方向）をＺ’軸方向としている。（ｓ偏光の偏光方向）をＹ’軸方向とし、この反射光はＺ’軸方向に偏光方向を有するｐ偏光として偏光変換素子２３から射出される。偏光変換素子２３によってＰ偏光の偏光方向になった白色光は、集光レンズ２４で集光されて、色変調部３０に入射する。
【００３８】
色変調部３０に入射した白色光のうち、赤色光はダイクロイックミラー３１ａを透過し、緑色光及び青色光はダイクロイックミラー３１ａによって反射される。ダイクロイックミラー３１ａを透過した赤色光は、反射ミラー３２ａによって反射され、平行化レンズ３５Ｒによって略平行化されて、液晶ライトバルブ３６Ｒに入射する。ダイクロイックミラー３１ａによって反射された緑色光及び青色光は、ダイクロイックミラー３１ｂに入射する。このうち青色光はダイクロイックミラー３１ｂを透過し、緑色光はダイクロイックミラー３１ｂによって反射される。ダイクロイックミラー３１ｂによって反射された緑色光は、平行化レンズ３５Ｇによって略平行化されて、液晶ライトバルブ３６Ｇに入射する。ダイクロイックミラー３１ｂを透過した青色光は、レンズ３３、反射ミラー３２ｂ、リレーレンズ３４、反射ミラー３２ｃを経て平行化レンズ３５Ｂに入射し、略平行化されて液晶ライトバルブ３６Ｂに入射する。
【００３９】
液晶ライトバルブ３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂの入射面側の偏光板がｐ偏光を透過するものであるため、液晶ライトバルブ３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂに入射したｐ偏光の赤色光、緑色光、青色光は偏光板を透過し、当該液晶ライトバルブ３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂによって変調されて射出される。変調された赤色光、緑色光、青色光は、クロスダイクロイックプリズム３７によって混合され、再び白色光になって射出される。この射出光が画像表示装置２からの画像光となる。画像表示装置２から射出された画像光は、投射レンズ３によってスクリーン４に投射され、スクリーン４に画像が表示されることになる。
【００４０】
（偏光変換素子の製造方法）
次に、上記のように構成された偏光変換素子２３の製造方法を説明する。図６〜図８は、偏光変換素子２３の製造過程を示す工程図である。
図６に示すように、ガラスなど光透過可能な材料によって基材２５を例えば平行六面体のプリズム形状に形成する。基材２５の面２５ａ及び面２５ｂは平坦に形成する。
【００４１】
次に、図７に示すように、基材２５の面２５ａ上に反射型偏光変換膜２７を形成すると共に、基材２５の面２５ｂに偏光分離膜２６を形成する。偏光分離膜２６は、誘電体からなる層を複数層重ねて形成する。反射型偏光変換膜２７の形成については、面２５ａ上に平坦層２７ｂをまず形成し、当該平坦層２７ｂ上にグリッド層２７ｃを形成する。グリッド層２７ｃについては、平坦層２７ｂ上に金属薄膜を所定の膜厚に形成し、当該金属薄膜をパターニングして凸部２７ｄ及び間隙２７ｅを形成する。
【００４２】
次に、図８に示すように、上述したプリズム形状の基材２５と同一の形状・寸法の基材２５を偏光分離膜２６上に貼りつけて、偏光変換素子２３の単位構造４０を形成する。この単位構造４０には、偏光分離膜２６と反射型偏光変換膜２７とが１つずつ、対を成すように形成される。この単位構造４０を複数貼り合わせて、偏光変換素子２３が完成する。
【００４３】
本実施形態によれば、反射型偏光変換膜２７が、偏光分離膜２６から射出されたｓ偏光のうち少なくとも一部の偏光方向をｐ偏光の偏光方向に変換する機能（位相差板としての機能）と、当該偏光方向を変換したｐ偏光を反射して偏光変換素子２３から射出する機能（反射膜としての機能）とを併せ持っているので、例えば従来の構成における位相差板と反射膜とを一つの部材として構成することができ、これらを別々に設けなくても済むことになる。これにより、偏光変換素子２３の部品点数を削減することができ、製造工程の煩雑さを緩和することが可能となる。ひいては、プロジェクタＰＪ１の製造工程の煩雑さを緩和することにつながる。
【００４４】
また、本実施形態によれば、偏光分離膜２６と反射型偏光変換膜２７とが光を透過可能な基材２５の内部に設けられているので、当該基材２５によって偏光分離膜２６と反射型偏光変換膜２７との位置を固定することができる。これにより、偏光分離膜２６と反射型偏光変換膜２７との間の位置ズレを回避することができる。
【００４５】
また、１つの偏光分離膜２６と１つの反射型偏光変換膜２７とが対をなしており、この偏光分離膜２６と反射型偏光変換膜２７との対が複数設けられているので、入射する光の断面積や密度に応じて偏光分離膜２６と反射型偏光変換膜２７の対の個数を選択することができる。これにより、幅広い設計が可能となる。
【００４６】
本実施形態では、特に、反射型偏光変換膜２７が、少なくともｓ偏光の入射面側に設けられ光反射可能な材料からなる平坦層２７ｂを有しているので、当該平坦層２７ｂの反射面の向きを調節することにより、所望の方向に光を反射して射出することができる。しかも、平坦層２７ｂの表面に設けられ光反射可能な材料からなり所定のピッチ及び所定の深さで一方向に延在する凸部２７ｄを有するグリッド層２７ｃを有しているので、このグリッド層２７ｃにおいてｓ偏光の偏光方向をｐ偏光に変換することができる。このように、グリッド層２７ｃによる偏光方向の変換と平坦層２７ｂによる光反射・射出とを一つの部材で行うことができるので、例えば従来の構成における位相差板と反射膜とを別々に設ける必要は無く、偏光変換素子２３の部品点数を削減することができ、製造工程の煩雑さを緩和することが可能となる。
【００４７】
また、従来の偏光変換素子では、位相差板は偏光方向を変換した光を透過させる構成になっており、光透過率の高い有機材料を主成分として構成されることが多かった。このため、例えばプロジェクタなどに搭載した場合、光源から射出される光によって焼け付きが生じることがあり、偏光変換素子の耐光性に問題があった。これに対して本実施形態では、反射型偏光変換膜２７は偏光方向を変換した光を反射する構成になっている。反射型偏光変換膜２７のグリッド層２７ｃ及び平坦層２７ｂは光反射可能な材料からなることとしているので、例えば金属などの無機材料によって構成することができる。これにより、焼け付きを回避することができ、耐光性の向上を図ることができる。
【００４８】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を説明する。第１実施形態と同様、以下の図では、各部材を認識可能な大きさとするため、縮尺を適宜変更している。
（プロジェクタの全体構成）
図９は、本実施形態に係るプロジェクタＰＪ２の構成を示す概略図である。
同図に示すように、プロジェクタＰＪ２は、３板式のプロジェクタであり、光源１２１（１２１Ｒ、１２１Ｇ、１２１Ｂ）と、均一照明系１２２（１２２Ｒ、１２２Ｇ、１２２Ｂ）と、液晶ライトバルブ１２４（１２４Ｒ、１２４Ｇ、１２４Ｂ）と、ダイクロイックプリズム１２６と、投射レンズ１２７とを主体として構成されている。
【００４９】
光源１２１は、赤色光を射出する赤色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）光源１２１Ｒと、緑色光を射出する緑色ＬＥＤ光源１２１Ｇと、青色光を射出する青色ＬＥＤ光源１２１Ｂとの３つの異なる色光の光源を備えている。
均一照明系１２２は、ＬＥＤ光源１２１Ｒ、１２１Ｇ、１２１Ｂから射出されたＬＥＤ光の照度分布を均一化する。
液晶ライトバルブ１２４は、複数の画素を有しこれらＬＥＤ光源１２１Ｒ、１２１Ｇ、１２１Ｂから射出されたＬＥＤ光を画像信号に応じてそれぞれ変調する。各液晶ライトバルブ１２４Ｒ、１２４Ｇ、１２４Ｂの光入射面及び光射出面にはそれぞれ偏光板が貼付されている。光入射面に貼付された偏光板はｐ偏光の光を透過するようになっている。各ＬＥＤ光源１２１Ｒ、１２１Ｇ、１２１Ｂからの光束のうち所定方向の直線偏光のみが入射側偏光板を透過して、各液晶ライトバルブ１２４Ｒ、１２４Ｇ、１２４Ｂに入射するようになっている。
ダイクロイックプリズム１２６は、４つの直角プリズムを貼り合わせて形成され、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に配置されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成され、カラー画像を表す光が形成されるようになっている。
投射レンズ１２７は、クロスダイクロイックプリズム１２６により合成されたＬＥＤ光を拡大して投射する。
【００５０】
（均一照明系の構成）
図１０は、上述した均一照明系１２２（１２２Ｒ、１２２Ｇ、１２２Ｂ）の詳細な構成を示す図である。
同図に示すように、均一照明系１２２（１２２Ｒ、１２２Ｇ、１２２Ｂ）は、レンチキュラレンズアレイ１３１（１３１Ｒ、１３１Ｇ、１３１Ｂ）と、レンチキュラレンズアレイ１３１から射出された光を偏向する偏光変換素子１３２（１３２Ｒ、１３２Ｇ、１３２Ｂ）とを備えている。
【００５１】
レンチキュラレンズアレイ１３１は、ＬＥＤ光源１２１から射出された光を集光する光学部材である。このレンチキュラレンズアレイ１３１の入射面１３１ａは平坦になっており、射出面１３１ｂには複数の湾曲面が形成されている。各湾曲面において複数のライン状の光線として集光されるようになっている。
【００５２】
偏光変換素子１３２は、基材１３５（１３１Ｒ、１３１Ｇ、１３１Ｂ）と、偏光分離部材である偏光分離膜１３６（１３６Ｒ、１３６Ｇ、１３６Ｂ）と、偏光変換部材である反射型偏光変換膜１３７（１３７Ｒ、１３７Ｇ、１３７Ｂ）とを主体として構成されている。偏光分離膜１３６と反射型偏光変換膜１３７が基材１３５の内部に設けられている点、偏光分離膜１３６と反射型偏光変換膜１３７とが偏光変換素子１３２の光入射面に対して４５°傾いて設けられている点は第１実施形態の偏光変換素子と同様である。本実施形態では、反射型偏光変換膜１３７の構成が第１実施形態とは異なっており、他の部材の構成は第１実施形態と同様になっている。
【００５３】
図１１（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係る反射型偏光変換膜１３７（１３７Ｒ、１３７Ｇ、１３７Ｂ）の構成を示す図である。図１１（ａ）は反射型偏光変換膜１３７Ｒの構成を、図１１（ｂ）は反射型偏光変換膜１３７Ｇの構成を、図１１（ｃ）は反射型偏光変換膜１３７Ｂの構成を、それぞれ示している。
【００５４】
反射型偏光変換膜１３７Ｒ、１３７Ｇ、１３７Ｂは、下層の平坦層１３９Ｒ、１３９Ｇ、１３９Ｂと、上層のグリッド層１４０Ｒ、１４０Ｇ、１４０Ｂとを主体として構成されている。平坦層１３９Ｒ、１３９Ｇ、１３９Ｂ及びグリッド層１４０Ｒ、１４０Ｇ、１４０Ｂは、例えば銀、金、アルミニウムなどの光反射率の高い金属材料を主成分とする層である。グリッド層１４０Ｒ、１４０Ｇ、１４０Ｂは、偏光分離膜１３６の光入射面に対向する側に設けられた複数の凸部１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂが一方向に延在すると共に、各凸部１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂ間に間隙１４２Ｒ、１４２Ｇ、１４２Ｂが設けられた構成になっている。凸部１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂと間隙１４２Ｒ、１４２Ｇ、１４２Ｂとによってグリッド部が形成されている。このグリッド部の延在方向は、平面視矩形に設けられた反射型偏光変換膜１３７Ｒ、１３７Ｇ、１３７Ｂの辺方向に対して傾いて設けられている。
【００５５】
凸部１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂの幅（延在方向に直交する方向の寸法）はｄ２（例えばｄ２＝７０ｎｍ）となっており、ここではｄ１＝ｄ２＝７０ｎｍとなっている。したがって、凸部１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂは、第１実施形態と同様に１４０ｎｍのピッチで配列されていることになる。
【００５６】
図１１（ａ）に示すように、反射型偏光変換膜１３７Ｒのグリッド層１４０Ｒは、平坦層１３９Ｒからの高さ（グリッド部の所定の深さ：グリッド深さ）ｈ１が１２０ｎｍ〜１４０ｎｍ程度になるように形成されている。図１１（ｂ）に示すように、反射型偏光変換膜１３７Ｇのグリッド層１４０Ｇは、平坦層１３９Ｇからの高さ（グリッド深さ）ｈ２が９０ｎｍ〜１１０ｎｍ程度になるように形成されている。図１１（ｃ）に示すように、反射型偏光変換膜１３７Ｂのグリッド層１４０Ｂは、平坦層１３９Ｂからの高さ（グリッド深さ）ｈ３が６０ｎｍ〜７５ｎｍ程度になるように形成されている。
【００５７】
この反射型偏光変換膜１３７Ｒ、１３７Ｇ、１３７Ｂは、第１実施形態と同様に、平坦層１３９Ｒ、１３９Ｇ、１３９Ｂの表面に対して仰角４５°の方向であって当該平坦層１３９Ｒ、１３９Ｇ、１３９Ｂの表面においてグリッド部の延在方向に直交する方向に対してそれぞれ５０°〜６０°程度を成す方向から光が入射するように配置されている。本実施形態では、反射型偏光変換膜１３７の平坦層１３９及びグリッド層１４０が銀を主成分としているが、金やアルミニウムなどを主成分とした場合には、この角度の最適値が異なってくる。これについては、[実施例]で詳述する。
【００５８】
（プロジェクタの動作）
次に、上記のように構成されたプロジェクタＰＪ２の動作を説明する。
プロジェクタＰＪ２の光源１２１Ｒから射出された赤色光、１２１Ｇから射出された緑色光、１２１Ｂから射出された青色光はｐ偏光の光成分とｓ偏光の光成分とが混在している。この色光は各光源１２１Ｒ、１２１Ｇ、１２１Ｇから均一照明系１２２Ｒ、１２２Ｇ、１２２Ｂに入射する。均一照明系１２２Ｒ、１２２Ｇ、１２２Ｂに入射した各色光は、レンチキュラレンズアレイ１３１によって輝度分布が均一化され、偏光変換素子１３２Ｒ、１３２Ｇ、１３２Ｂによって第１実施形態と同様に（図５参照）偏光方向がｐ偏光に変換されて、液晶ライトバルブ１２４Ｒ、１２４Ｇ、１２４Ｂに入射する。
【００５９】
液晶ライトバルブ１２４Ｒ、１２４Ｇ、１２４Ｂの入射面側の偏光板がｐ偏光を透過するものであるため、入射した赤色光、緑色光、青色光は当該液晶ライトバルブ１２４Ｒ、１２４Ｇ、１２４Ｂによって変調されて射出される。変調された赤色光、緑色光、青色光は、クロスダイクロイックプリズム１２６によって混合され、白色光として射出される。この射出光は、投射レンズ１２７によってスクリーン１１０に投射され、スクリーン１１０に画像が表示されることになる。
【００６０】
本実施形態によれば、反射型偏光変換膜１３７Ｒ、１３７Ｇ、１３７Ｂが、偏光分離膜１３６Ｒ、１３６Ｇ、１３６Ｂから射出されたｓ偏光のうち少なくとも一部の偏光方向をｐ偏光の偏光方向に変換する機能（位相差板としての機能）と、当該偏光方向を変換したｐ偏光を反射して偏光変換素子１３２から射出する機能（反射膜としての機能）とを併せ持っているので、例えば従来の構成における位相差板と反射膜とを一つの部材として構成することができ、これらを別々に設けなくても済むことになる。これにより、偏光変換素子１３２Ｒ、１３２Ｇ、１３２Ｂの部品点数を削減することができ、製造工程の煩雑さを緩和することが可能となる。ひいては、プロジェクタＰＪ２の製造工程の煩雑さを緩和することにつながる。
【００６１】
また、本発明者らは、反射型偏光変換膜１３７の材質、反射型偏光変換膜１３７に入射するｓ偏光の波長によって、所定の深さの最適値、及び、入射面においてグリッド部の延在方向に直交する方向に対するｓ偏光の入射角度の最適値が異なることを見出した。これを踏まえて、本実施形態では、反射型偏光変換膜１３７の材質を銀とし、グリッド層１４０Ｒのグリッド深さｈ１が１２０ｎｍ〜１４０ｎｍの範囲内になるように、グリッド層１４０Ｇのグリッド深さｈ２が９０ｎｍ〜１１０ｎｍの範囲内になるように、グリッド層１４０Ｂのグリッド深さｈ３が６０ｎｍ〜７５ｎｍの範囲内になるように、それぞれグリッド層１４０Ｒ、１４０Ｇ、１４０Ｂを設計しており、入射面においてグリッド部の延在方向に直交する方向に対するｓ偏光の入射角度の最適値を５０°〜６０°程度としているので、色光の波長に応じてこれらの値を適宜選択することができ、光の利用効率を極力高めることができる。
【００６２】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態を説明する。第１実施形態と同様、以下の図では、各部材を認識可能な大きさとするため、縮尺を適宜変更している。
（プロジェクタの全体構成）
図１２は、本実施形態に係るプロジェクタＰＪ３の構成を示す概略図である。
同図に示すように、プロジェクタＰＪ３は、光源２１０と、均一照明系２２０と、色変調部２３０と、投射レンズ２４０とを有している。
光源２１０は、超高圧水銀ランプやキセノンランプなどの白色光を照射するランプ２１１と、当該ランプ２１１から射出された白色光を反射・集光するリフレクタ２１２とを有している。
均一照明系２２０は、光源２１０からの白色光の輝度分布を均一化する光学系であり、偏光変換素子２２１と、反射ミラー２２２と、非球面レンズ２２３と、第１レンズアレイ２２４と、第２レンズアレイ２２５と、集光レンズ２２６とを有している。
【００６３】
偏光変換素子２２１は、光源２１０と反射ミラー２２２との間に配置されており、光源２１０からの白色光の偏光方向を変換して一方向に揃える光学素子である。第１レンズアレイ２２４及び第２レンズアレイ２２５は、反射ミラー２２２の光射出側に配置されている。この第１レンズアレイ２２４及び第２レンズアレイ２２５は、例えばフライアイレンズなどからなり、光の輝度分布を均一化する光学部材である。集光レンズ２２６は、第２レンズアレイ２２５の光射出側に配置されたレンズである。
【００６４】
色変調部２３０は、均一照明系２２０から射出された白色光の波長領域のうちの赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３原色の輝度をそれぞれ変調する部分であり、２つのダイクロイックミラー２３１ａ、２３１ｂと、３つのミラー２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃと、５つのフィールドレンズ（レンズ２３３、リレーレンズ２３４、平行化レンズ２３５Ｒ、２３５Ｇ、２３５Ｂ）と、３つの液晶ライトバルブ２３６Ｒ、２３６Ｇ、２３６Ｂと、クロスダイクロイックプリズム２３７とを有している。
【００６５】
ダイクロイックミラー２３１ａ、２３１ｂは、白色光をＲＧＢの３原色光に分離（分光）するための光学部材である。ダイクロイックミラー２３１ａは、集光レンズ２２６の光射出側に光の進行方向に対して４５°傾くように配置されており、青色光及び緑色光を反射すると共に赤色光を透過する性質のダイクロイック膜がガラス板などの光透過可能な基板に貼り付けられた構成になっている。ダイクロイックミラー２３１ｂは、ダイクロイックミラー２３１ａの光反射側に設けられ光の進行方向に対して４５°傾くように配置されており、緑色光を反射すると共に青色光を透過する性質のダイクロイック膜がガラス板などの光透過可能な基板に貼り付けられた構成になっている。
【００６６】
レンズ２３３及びリレーレンズ２３４は、ダイクロイックミラー２３１ｂを透過した光を平行化レンズ２３５Ｂに伝達する光学部材である。レンズ２３３はダイクロイックミラー２３１ｂの光透過側に配置されており、リレーレンズ２３４に光を効率よく入射させるために設けられている。
【００６７】
平行化レンズ２３５Ｒ、２３５Ｇ、２３５Ｂは、対応する液晶ライトバルブ２３６Ｒ、２３６Ｇ、２３６Ｂの光入射側に配置されており、液晶ライトバルブ２３６Ｒ、２３６Ｇ、２３６Ｂに入射する各色光を略平行化する凸レンズである。
【００６８】
液晶ライトバルブ２３６Ｒ、２３６Ｇ、２３６Ｂは、アクティブマトリクス型の液晶表示素子であり、光入射面及び光射出面にはそれぞれ偏光板が貼付されている。光入射面に貼付された偏光板は、ｐ偏光の光を透過するようになっている。この液晶ライトバルブ２３６Ｒ、２３６Ｇ、２３６Ｂは、電圧非印加状態で白／明（透過）状態、電圧印加状態で黒／暗（非透過）状態となるノーマリーホワイトモードまたはその逆のノーマリーブラックモードで駆動され、与えられた制御値に応じて明暗間の階調がアナログ制御されるようになっている。
【００６９】
クロスダイクロイックプリズム２３７は、４つの直角プリズムが貼り合わされた構成になっており、これら直角プリズムの貼り合わせ面には、青色光を反射する誘電体多層膜（青色光反射ダイクロイック膜２３７ａ）と、赤色光を反射する誘電体多層膜（赤色光反射ダイクロイック膜２３７ｂ）とが形成されている。
【００７０】
（偏光変換素子の構成）
次に、上述した偏光変換素子２２１の構成を説明する。図１３は、図１２に示すプロジェクタＰＪ３の光源２１０及び偏光変換素子２２１の構成を示す図である。
同図に示すように、偏光変換素子２２１は、偏光分離部材２２７と、反射型偏光変換膜（偏光変換部材）２２８とを主体として構成されている。偏光分離部材２２７及び反射型偏光変換膜２２８は、それぞれ１つずつ設けられており、この一対の偏光分離部材２２７及び反射型偏光変換膜２２８によって偏光変換素子２２１が構成されている。
【００７１】
偏光分離膜２２７は、偏光変換素子２２１の光入射面に対して角度α（例えばα＝４５°）傾くように配置されており、白色光のうち例えばｐ偏光（第１光成分）とｓ偏光（第２光成分）とに分離する。この偏光分離膜２２７は、分離したｐ偏光を透過させて入射方向と同じ方向（第１方向）に射出すると共に、分離したｓ偏光を反射型偏光変換膜２２８の方向（第２方向）に向けて反射するようになっている。
【００７２】
反射型偏光変換膜２２８は、偏光分離膜２２７の反射方向に配置されており、偏光分離部材２２７からの白色光の進行方向に対して角度β（例えばβ＝４５°）傾くように設けられている。図１４は、反射型偏光変換膜２２８の構成を示す断面図である。図１４に示すように、反射型偏光変換膜２２８は、基材２２８ａと、平坦層２２８ｂと、グリッド層２２８ｃとを主体として構成されている。
【００７３】
基材２２８ａは、例えばガラスや石英、プラスチックなど、一定の剛性を有する材料からなる部材である。
平坦層２７ｂは、基材２２８ａの表面に設けられ、光反射率の高い金属材料、ここでは銀を主成分とする層である。この平坦層２２８ｂは、光を透過させることなく反射するのに十分な厚さを有している。
【００７４】
グリッド層２２８ｃは、平坦層２２８ｂのうち偏光分離膜２２７に対向する側の表面に設けられた層であり、複数の凸部２２８ｄを主体として構成されている。各凸部２２８ｄは、平坦層２２８ｂ上に同一の方向に延在するように設けられ、所定の間隔ｄ３（例えばｄ１＝７０ｎｍ）を空けて配置されている（間隙２２８ｅ）。間隙２２８ｅには、平坦層２２８ｂが露出している。凸部２２８ｄと間隙２２８ｅとによってグリッドが形成されている。
【００７５】
凸部２２８ｄの幅（延在方向に直交する方向の寸法）はｄ４（例えばｄ２＝７０ｎｍ）となっており、ここではｄ３＝ｄ４＝７０ｎｍとなっている。したがって、凸部２２８ｄは１４０ｎｍのピッチで配列されていることになる。この凸部２２８ｄは、平坦層２２８ｂからの高さ（突出方向の寸法：グリッド深さ）ｈ４が例えば６０ｎｍ以上１４０ｎｍ以下の範囲になるように形成されている。
【００７６】
反射型偏光変換膜２２８は、ｓ偏光の入射方向に対して４５°傾いて配置されていると共に、自身に入射するｓ偏光の光軸を中心として３０°〜７５°傾いた方向にグリッドが延在するように配置されている。
【００７７】
（プロジェクタの動作）
上記のように構成されたプロジェクタＰＪ３のランプ２１１から射出された白色光及びリフレクタ２１２によって集光された白色光は、光源２１０から均一照明系２２０に入射する。均一照明系２２０へ入射した白色光は、偏光変換素子２２１によって第１実施形態と同様に（図５参照）偏光方向がｐ偏光に変換されて、第１レンズアレイ２２４に入射する。この白色光は、第１レンズアレイ２２４及び第２レンズアレイ２２５によって輝度分布が均一化され、集光レンズ２２６で集光されて、色変調部２３０へと射出される。
【００７８】
色変調部２３０に入射した白色光のうち、赤色光はダイクロイックミラー２３１ａを透過し、緑色光及び青色光はダイクロイックミラー２３１ａによって反射される。ダイクロイックミラー２３１ａを透過した赤色光は、反射ミラー２３２ａによって反射され、平行化レンズ２３５Ｒによって略平行化されて、液晶ライトバルブ２３６Ｒに入射する。ダイクロイックミラー２３１ａによって反射された緑色光及び青色光は、ダイクロイックミラー２３１ｂに入射する。このうち青色光はダイクロイックミラー２３１ｂを透過し、緑色光はダイクロイックミラー２３１ｂによって反射される。ダイクロイックミラー２３１ｂによって反射された緑色光は、平行化レンズ２３５Ｇによって略平行化されて、液晶ライトバルブ２３６Ｇに入射する。ダイクロイックミラー２３１ｂを透過した青色光は、レンズ２３３、反射ミラー２３２ｂ、リレーレンズ２３４、反射ミラー２３２ｃを経て平行化レンズ２３５Ｂに入射し、略平行化されて液晶ライトバルブ２３６Ｂに入射する。
【００７９】
液晶ライトバルブ２３６Ｒ、２３６Ｇ、２３６Ｂの入射面側の偏光板がｐ偏光を透過するものであるため、液晶ライトバルブ２３６Ｒ、２３６Ｇ、２３６Ｂに入射した赤色光、緑色光、青色光は当該液晶ライトバルブ２３６Ｒ、２３６Ｇ、２３６Ｂによって変調されて射出される。変調された赤色光、緑色光、青色光は、クロスダイクロイックプリズム２３７によって混合され、再び白色光になって射出される。この射出光は、投射レンズ２４０によってスクリーン２５０に投射され、スクリーン２５０に画像が表示されることになる。
【００８０】
本実施形態によれば、偏光分離部材２２７及び反射型偏光変換膜２２８がそれぞれ１つずつ設けられており、この一対の偏光分離部材２２７及び反射型偏光変換膜２２８によって偏光変換素子２２１が構成されていることとしたので、偏光変換素子２２１の部品点数を極めて少なくすることができる。
【００８１】
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
例えば、上記各実施形態では、偏光分離膜（偏光分離部材）を誘電体層によって構成するものとして説明したが、これに限られることは無く、例えばワイヤーグリッド偏光板を用いても構わない。ワイヤーグリッド偏光板を用いることで、反射型偏光変換膜を形成する工程で偏光分離膜のワイヤーグリッドも形成することができるので、工程数を削減することが可能となる。これにより、偏光変換素子の製造を容易にすることができる。
【００８２】
上記実施形態では、平坦層とグリッド層とで材質を共通させたが、別々の材質を組み合わせることも可能である。また、第２実施形態において、赤色光、緑色光及び青色光に用いる反射型偏光変換膜の材質をそれぞれ異なるように構成しても構わない。
【実施例】
【００８３】
本実施例では、上記実施形態における偏光変換素子を用いた場合において、反射型偏光変換膜に入射する光（入射光）及び反射型偏光変換膜によって反射される光（反射光）の光強度の比（反射光の光強度／入射光の光強度）をシミュレーションによって求めた。このシミュレーションでは、反射型偏光変換膜の凸部のピッチを１４０ｎｍ（凸部幅７０ｎｍ、凸部間隔７０ｎｍ）とし、反射型偏光変換膜（平坦層及びグリッド層）の主成分、グリッド深さ、角度φを変化させたときの反射光（青色光、緑色光、赤色光）のうち、上記実施形態におけるＹ’軸方向の成分（ｓ偏光の主成分）及びＺ’軸方向の成分（ｐ偏光の主成分）の光強度をシミュレーションによって測定した。ここでは、青色光としては波長４４０ｎｍの光を、緑色光としては波長５３２ｎｍの光を、赤色光としては波長６６０ｎｍの光をそれぞれ例に挙げて測定した。図１５〜図２０は、このシミュレーションの結果を示すグラフである。各グラフの縦軸は光強度（入射光を１としたときの相対値）を表しており、横軸はグリッド深さ（単位ｎｍ）を表している。
【００８４】
１．銀（Ａｇ）の場合
図１５及び図１６は反射型偏光変換膜の主成分を銀としたときの結果を示している。
＜青色光の場合＞
図１５（ａ）〜（ｃ）及び図１６（ａ）〜（ｃ）は、青色光（波長４４０ｎｍ）についての測定結果を示すグラフである。図１５（ａ）は角度φ＝３０°の場合、図１５（ｂ）は角度φ＝４５°の場合、図１５（ｃ）は角度φ＝５０°の場合、図１６（ａ）は角度φ＝５５°の場合、図１６（ｂ）は角度φ＝６０°の場合、図１６（ｃ）は角度φ＝７５°の場合をそれぞれ示している。各図において、実線がｐ偏光（Ｚ’軸方向）の強度比であり、破線がｓ偏光（Ｙ’軸方向）の強度比である。
【００８５】
φ＝３０°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約６０〜７５ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．４０（グリッド深さ約６５ｎｍのとき）程度になっている。これに対して、ｓ偏光の強度比は、ｐ偏光の強度比とは逆に、グリッド深さが約６０〜７５ｎｍのときに最小値を示している。この最小値は０．４０（グリッド深さ約６５ｎｍのとき）程度になっている。
【００８６】
φ＝４５°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約６０〜７５ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．６３（グリッド深さ約６５ｎｍのとき）程度になっており、φ＝３０°の場合に比べて大きな値になっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約６５ｎｍのときに最小値が０．０９程度になっている。このグラフから、φ＝４５°の場合においては、φ＝３０°の場合に比べて偏光度が各段に高くなることが読み取れる。
【００８７】
φ＝５０°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約６０〜７５ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．６５（グリッド深さ約６５ｎｍのとき）程度になっており、φ＝４５°の場合に比べてやや増加している。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約６５ｎｍのときに最小値が０．０２程度になっている。このグラフから、φ＝５０°の場合においては、φ＝３０°、４５°の場合に比べて偏光度がさらに高くなっていることが読み取れる。
【００８８】
φ＝５５°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約６０〜７５ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．６１（グリッド深さ約６５ｎｍのとき）程度になっており、φ＝３０°、４５°の場合に比べて大きいが、φ＝５０°の場合に比べて小さくなっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約６５ｎｍのときに最小値がほぼ０になっている。このグラフから、φ＝５５°の場合においては、ｓ偏光のほぼ全部がｐ偏光に変換されており、φ＝３０°、４５°、５０°の場合に比べて偏光度が大きくなっているが、φ＝５０°の場合に比べてｐ偏光の光強度がわずかに小さくなっていることが読み取れる。
【００８９】
φ＝６０°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約６０〜７５ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．５４（グリッド深さ約６５ｎｍのとき）程度になっており、φ＝３０°、４５°の場合に比べて大きいが、φ＝５０°、５５°の場合に比べて小さくなっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約６５ｎｍのときに最小値がほぼ０になっている。このグラフから、φ＝６０°の場合においては、ｓ偏光のほぼ全部がｐ偏光に変換されており、φ＝３０°、４５°の場合に比べて偏光度が大きくなっているが、φ＝５０°、５５°の場合に比べてｐ偏光の光強度が小さくなっていることが読み取れる。
【００９０】
φ＝７５°においては、上記の各場合に比べてｐ偏光の強度比が大きく減少しており、ｐ偏光の光強度が小さくなっていることが読み取れる。
【００９１】
これらのことから、青色光については、φの値を３０°よりも大きく７５°よりも小さくすることが好ましいといえる。例えば、φ＝５０°〜６０°とし、グリッド深さを６０ｎｍ〜７５ｎｍ程度にするとより好ましいといえる。
【００９２】
＜緑色光の場合＞
図１５（ｄ）〜（ｆ）及び図１６（ｄ）〜（ｆ）は、緑色光（波長５３２ｎｍ）についての測定結果を示すグラフである。図１５（ｄ）は角度φ＝３０°の場合、図１５（ｅ）は角度φ＝４５°の場合、図１５（ｆ）は角度φ＝５０°の場合、図１６（ｄ）は角度φ＝５５°の場合、図１６（ｅ）は角度φ＝６０°の場合、図１６（ｆ）は角度φ＝７５°の場合をそれぞれ示している。各図において、実線がｐ偏光（Ｚ’軸方向）の強度比であり、破線がｓ偏光（Ｙ’軸方向）の強度比である。
【００９３】
φ＝３０°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約９０ｎｍ〜１１０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．４５（グリッド深さ約１００ｎｍのとき）程度になっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さが約１００ｎｍのときに最小値を示している。この最小値は０．４０程度になっている。
【００９４】
φ＝４５°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約９０ｎｍ〜１１０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．７８（グリッド深さ約１００ｎｍのとき）程度になっており、φ＝３０°の場合に比べて大きな値になっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約１００ｎｍのときに最小値が０．０９程度になっている。このグラフから、φ＝４５°の場合においては、φ＝３０°の場合に比べて偏光度が各段に高くなっていることが読み取れる。
【００９５】
φ＝５０°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約９０ｎｍ〜１１０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．８４（グリッド深さ約１００ｎｍのとき）程度になっており、φ＝３０°、４５°の場合に比べてやや増加している。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約６５ｎｍのときに最小値がほぼ０になっている。このグラフから、φ＝５０°の場合においては、φ＝３０°、４５°の場合に比べて偏光度がさらに高くなっていることが読み取れる。
【００９６】
φ＝５５°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約９０ｎｍ〜１１０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．８２（グリッド深さ約１００ｎｍのとき）程度になっており、φ＝３０°、４５°の場合に比べて大きいが、φ＝５０°の場合に比べて小さくなっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約１００ｎｍのときに最小値がほぼ０になっている。このグラフから、φ＝５５°の場合においては、ｓ偏光のほぼ全部がｐ偏光に変換されており、φ＝３０°、４５°の場合に比べて偏光度が大きくなっているが、φ＝５０°の場合に比べてｐ偏光の光強度が小さくなっていることが読み取れる。
【００９７】
φ＝６０°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約９０ｎｍ〜１１０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．７８（グリッド深さ約１００ｎｍのとき）程度になっており、φ＝３０°、４５°の場合に比べて大きいが、φ＝５０°、５５°の場合に比べて小さくなっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約１００ｎｍのときに最小値が０．０４程度になっている。このグラフから、φ＝６０°の場合においては、φ＝３０°、４５°の場合に比べて偏光度が大きくなっているが、φ＝５０°、５５°の場合に比べると、偏光度が小さくしかもｐ偏光の光強度が小さくなっていることが読み取れる。
【００９８】
φ＝７５°においては、上記の各場合に比べて、ｐ偏光の強度比は大幅に減少しており、ｐ偏光の光強度が小さくなっていることが読み取れる。
【００９９】
これらのことから、緑色光については、φの値を３０°よりも大きく７５°よりも小さくすることが好ましいといえる。例えばφ＝５０°〜６０°とし、グリッド深さ約９０ｎｍ〜１１０ｎｍ程度にするとより好ましいといえる。
【０１００】
＜赤色光の場合＞
図１５（ｇ）〜（ｉ）及び図１６（ｇ）〜（ｉ）は、赤色光（波長６６０ｎｍ）についての測定結果を示すグラフである。図１５（ｇ）は角度φ＝３０°の場合、図１５（ｈ）は角度φ＝４５°の場合、図１５（ｉ）は角度φ＝５０°の場合、図１６（ｇ）は角度φ＝５５°の場合、図１６（ｈ）は角度φ＝６０°の場合、図１６（ｉ）は角度φ＝７５°の場合をそれぞれ示している。各図において、実線がｐ偏光（Ｚ’軸方向）の強度比であり、破線がｓ偏光（Ｙ’軸方向）の強度比である。
【０１０１】
φ＝３０°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約１１０ｎｍ〜１３０ｎｍ、約３９０ｎｍ〜４１０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は最大でも０．４８（グリッド深さ約１２０ｎｍのとき）程度になっている。ｓ偏光の強度比は、ｐ偏光の強度比とは逆に、グリッド深さが約１１０ｎｍ〜１３０ｎｍ、約３９０ｎｍ〜４１０ｎｍのときに最小値を示している。この最小値は、最小で０．４５（グリッド深さ約１２０ｎｍのとき）である。
【０１０２】
φ＝４５°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約１１０ｎｍ〜１３０ｎｍ、約４００ｎｍ〜４２０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は最大で０．８２（グリッド深さ約１２０ｎｍのとき）程度になっており、φ＝３０°の場合に比べて大きな値になっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約１２０ｎｍのときに最小値が０．０９程度になっている。このグラフから、φ＝４５°の場合においては、φ＝３０°の場合に比べて偏光度が高いことが読み取れる。
【０１０３】
φ＝５０°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約１２０ｎｍ〜１４０ｎｍ、約４１０ｎｍ〜４３０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は最大で０．８８（グリッド深さ約１３０ｎｍのとき）程度になっており、φ＝３０°、４５°の場合に比べてやや増加している。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約１３０ｎｍのときに最小値がほぼ０になっている。このグラフから、φ＝５０°の場合においては、φ＝３０°、４５°の場合に比べて偏光度が高いことが読み取れる。
【０１０４】
φ＝５５°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約１２０ｎｍ〜１４０ｎｍ、約４２０ｎｍ〜４４０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は最大で０．８８（グリッド深さ約１３０ｎｍのとき）程度になっており、φ＝５０°の場合とほぼ同等になっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約１３０ｎｍのときに最小値がほぼ０になっている。このグラフから、φ＝５５°の場合においては、ｓ偏光のほぼ全部がｐ偏光に変換されており、ｐ偏光の光強度がφ＝５０°の場合と同等になっていることが読み取れる。
【０１０５】
φ＝６０°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約約１２０ｎｍ〜１５０ｎｍ、約４４０ｎｍ〜４６０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は最大で０．８２（グリッド深さ約１３０ｎｍのとき）程度になっており、φ＝３０°の場合に比べて大きく、φ＝４５°の場合と同等であり、φ＝５０°、５５°の場合に比べて小さくなっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約１３０ｎｍのときに最小値が０．０４程度になっている。このグラフから、φ＝６０°の場合においては、φ＝３０°、４５°の場合に比べて偏光度が大きくなっているが、φ＝４５°、５０°、５５°の場合に比べると、偏光度が小さくしかもｐ偏光の光強度が小さくなっていることが読み取れる。
【０１０６】
φ＝７５°においては、上記の各場合に比べて、ｐ偏光の強度比は大幅に減少しており、ｐ偏光の光強度が小さくなっていることが読み取れる。
【０１０７】
これらのことから、赤色光については、φの値を３０°よりも大きく７５°よりも小さくすることが好ましいといえる。例えばφ＝５０°〜６０°とし、グリッド深さを１２０ｎｍ〜１４０ｎｍ程度にするとより好ましいといえる。
【０１０８】
２．アルミニウム（Ａｌ）の場合
図１７及び図１８は反射型偏光変換膜の主成分をアルミニウムとしたときの結果を示している。
＜青色光の場合＞
図１７（ａ）〜（ｃ）及び図１８（ａ）〜（ｃ）は、青色光（波長４４０ｎｍ）についての測定結果を示すグラフである。図１７（ａ）は角度φ＝３０°の場合、図１７（ｂ）は角度φ＝４５°の場合、図１７（ｃ）は角度φ＝５０°の場合、図１８（ａ）は角度φ＝５５°の場合、図１８（ｂ）は角度φ＝６０°の場合、図１８（ｃ）は角度φ＝７５°の場合をそれぞれ示している。各図において、実線がｐ偏光（Ｚ’軸方向）の強度比であり、破線がｓ偏光（Ｙ’軸方向）の強度比である。
【０１０９】
φ＝３０°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約１００〜１２０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．３８（グリッド深さ約１１０ｎｍのとき）程度になっている。ｓ偏光の強度比は、ｐ偏光の強度比とは逆に、グリッド深さが約約１００〜１２０ｎｍのときに最小値を示している。この最小値は０．４８（グリッド深さ約１１０ｎｍのとき）程度になっている。このグラフから、φ＝３０°においてはｐ偏光の強度比が低くｓ偏光がｐ偏光に変換される度合い（偏光度）が低いことが読み取れる。
【０１１０】
φ＝４５°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約９０〜１１０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．６５（グリッド深さ約１００ｎｍのとき）程度になっており、φ＝３０°の場合に比べて大きな値になっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約１００ｎｍのときに最小値が０．１４程度になっている。このグラフから、φ＝４５°の場合においては、φ＝３０°の場合に比べて偏光度が各段に高くなることが読み取れる。
【０１１１】
φ＝５０°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約９５〜１１５ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．６３（グリッド深さ約１０５ｎｍのとき）程度になっており、φ＝４５°の場合に比べてやや減少している。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約１０５ｎｍのときに最小値が０．０６程度になっている。このグラフから、φ＝５０°の場合においては、φ＝３０°、４５°の場合に比べて偏光度がさらに高くなっているものの、φ＝４５°の場合に比べてｐ偏光の強度比が小さくなっていることが読み取れる。
【０１１２】
φ＝５５°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約１００〜１２０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．５６（グリッド深さ約１１０ｎｍのとき）程度になっており、φ＝３０°の場合に比べて大きいが、φ＝４５°、５０°の場合に比べて小さくなっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約１１０ｎｍのときに最小値がほぼ０．０４程度になっている。このグラフから、φ＝５５°の場合においては、φ＝３０°、４５°、５０°の場合に比べて偏光度が大きくなっているが、φ＝４５°、５０°の場合に比べてｐ偏光の光強度が小さくなっていることが読み取れる。
【０１１３】
φ＝６０°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約１００〜１２０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．４４（グリッド深さ約１１０ｎｍのとき）程度になっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約１１０ｎｍのときに最小値が０．０２程度になっている。このグラフから、φ＝６０°の場合においては、φ＝３０°、４５°、５０°、５５°の場合に比べて偏光度が大きくなっているが、φ＝４５°、５０°、５５°の場合に比べてｐ偏光の光強度が小さくなっていることが読み取れる。
【０１１４】
φ＝７５°においては、上記の各場合に比べてｐ偏光の強度比が大きく減少しており、ｐ偏光の光強度が小さくなっていることが読み取れる。グリッド深さ１００ｎｍのときにｓ偏光の光強度の最小値がほぼ０になっており、偏光度が大きくなっていることが読み取れる。
【０１１５】
これらのことから、青色光については、φの値を３０°よりも大きく７５°よりも小さくすることが好ましいといえる。例えば、φ＝４５°〜６０°とし、グリッド深さを９０ｎｍ〜１２０ｎｍ程度にするとより好ましいといえる。
【０１１６】
＜緑色光の場合＞
図１７（ｄ）〜（ｆ）及び図１８（ｄ）〜（ｆ）は、緑色光（波長５３２ｎｍ）についての測定結果を示すグラフである。図１７（ｄ）は角度φ＝３０°の場合、図１７（ｅ）は角度φ＝４５°の場合、図１７（ｆ）は角度φ＝５０°の場合、図１８（ｄ）は角度φ＝５５°の場合、図１８（ｅ）は角度φ＝６０°の場合、図１８（ｆ）は角度φ＝７５°の場合をそれぞれ示している。各図において、実線がｐ偏光（Ｚ’軸方向）の強度比であり、破線がｓ偏光（Ｙ’軸方向）の強度比である。
【０１１７】
φ＝３０°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約１００ｎｍ〜１２０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．３８（グリッド深さ約１１０ｎｍのとき）程度になっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さが約１１０ｎｍのときに最小値を示している。この最小値は０．４９程度になっている。
【０１１８】
φ＝４５°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約１１０ｎｍ〜１３０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．４４（グリッド深さ約１２０ｎｍのとき）程度になっており、φ＝３０°の場合に比べて大きな値になっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約１２０ｎｍのときに最小値が０．２２程度になっている。このグラフから、φ＝４５°の場合においては、φ＝３０°の場合に比べて偏光度が各段に高くなっていることが読み取れる。
【０１１９】
φ＝５０°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約１２０ｎｍ〜１３０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．４２（グリッド深さ約１２５ｎｍのとき）程度になっており、φ＝３０°の場合に比べてやや増加しているが、φ＝４５°の場合に比べて減少している。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約１２０ｎｍのときに０．１６程度になっている。このグラフから、φ＝５０°の場合においては、φ＝３０°、４５°の場合に比べて偏光度は高くなっているが、ｐ偏光の強度比が小さくなっていることが読み取れる。
【０１２０】
φ＝５５°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約１００ｎｍ〜１３０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．４５（グリッド深さ約１１５ｎｍのとき）程度になっており、φ＝３０°、４５°、５０°の場合に比べて大きくなっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約１１０ｎｍのときに最小値が０．０６程度になっている。このグラフから、φ＝５５°の場合においては、上記の場合に比べて偏光度が高くなっており、ｐ偏光の光強度が大きくなっていることが読み取れる。
【０１２１】
φ＝６０°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約１１０ｎｍ〜１３０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．４２（グリッド深さ約１２０ｎｍのとき）程度になっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約１１０ｎｍのときに最小値が０．０２程度になっている。このグラフから、φ＝６０°の場合においては、上記のいずれの場合に比べても偏光度は大きくなっているが、φ＝５０°、５５°の場合に比べてｐ偏光の光強度が小さくなっていることが読み取れる。
【０１２２】
φ＝７５°においては、上記の各場合に比べて、ｐ偏光の強度比は大幅に減少していることが読み取れる。
【０１２３】
これらのことから、緑色光については、φの値を３０°よりも大きく７５°よりも小さくすることが好ましいといえる。例えばφ＝４５°〜６０°とし、グリッド深さ約１００ｎｍ〜１３０ｎｍ程度にするとより好ましいといえる。
【０１２４】
＜赤色光の場合＞
図１７（ｇ）〜（ｉ）及び図１８（ｇ）〜（ｉ）は、赤色光（波長６６０ｎｍ）についての測定結果を示すグラフである。図１７（ｇ）は角度φ＝３０°の場合、図１７（ｈ）は角度φ＝４５°の場合、図１７（ｉ）は角度φ＝５０°の場合、図１８（ｇ）は角度φ＝５５°の場合、図１８（ｈ）は角度φ＝６０°の場合、図１８（ｉ）は角度φ＝７５°の場合をそれぞれ示している。各図において、実線がｐ偏光（Ｚ’軸方向）の強度比であり、破線がｓ偏光（Ｙ’軸方向）の強度比である。
【０１２５】
φ＝３０°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約１５０ｎｍ〜１６０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．３１（グリッド深さ約１５５ｎｍのとき）程度になっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さが約１５０ｎｍ〜１６０ｎｍのときに最小値を示している。この最小値は０．４９（グリッド深さ約１５５ｎｍのとき）程度である。
【０１２６】
φ＝４５°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約１４０ｎｍ〜１６０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．４２（グリッド深さ約１５０ｎｍのとき）程度になっており、φ＝３０°の場合に比べて大きな値になっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約１５０ｎｍのときに最小値が０．２２程度になっている。このグラフから、φ＝４５°の場合においては、φ＝３０°の場合に比べて偏光度が高いことが読み取れる。
【０１２７】
φ＝５０°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約１４０ｎｍ〜１５０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．４９（グリッド深さ約１４５ｎｍのとき）程度になっており、φ＝３０°、４５°の場合に比べてわずかに増加している。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約１４５ｎｍのときに０．１５程度になっている。このグラフから、φ＝５０°の場合においては、φ＝３０°、４５°の場合に比べて偏光度が高いことが読み取れる。
【０１２８】
φ＝５５°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約１３０ｎｍ〜１５０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は最大で０．４８（グリッド深さ約１４０ｎｍのとき）程度になっており、φ＝５０°の場合に比べて大きくなっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約１４０ｎｍのときに０．０６程度になっている。このグラフから、φ＝５５°の場合においては、上記の場合に比べて、偏光度が高く、ｐ偏光の光強度が大きくなっていることが読み取れる。
【０１２９】
φ＝６０°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約１３０ｎｍ〜１５０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は最大で０．４８（グリッド深さ約１４０ｎｍのとき）程度になっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約１４０ｎｍのときにほぼ０になっている。このグラフから、φ＝６０°の場合においては、上記の場合に比べて偏光度が大きくなっているが、φ＝５５°の場合に比べると、ｐ偏光の光強度がわずかに小さくなっていることが読み取れる。
【０１３０】
φ＝７５°においては、上記の各場合に比べて、ｐ偏光の強度比が減少しており、ｐ偏光の光強度が大幅に小さくなっていることが読み取れる。
【０１３１】
これらのことから、赤色光については、φの値を３０°よりも大きく７５°よりも小さくすることが好ましいといえる。例えばφ＝４５°〜６０°とし、グリッド深さを１３０ｎｍ〜１６０ｎｍ程度にするとより好ましいといえる。
【０１３２】
３．金（Ａｕ）の場合
図１９及び図２０は反射型偏光変換膜の主成分を金としたときの結果を示している。
＜青色光の場合＞
図１９（ａ）〜（ｃ）及び図２０（ａ）〜（ｃ）は、青色光（波長４４０ｎｍ）についての測定結果を示すグラフである。図１９（ａ）は角度φ＝３０°の場合、図１９（ｂ）は角度φ＝４５°の場合、図１９（ｃ）は角度φ＝５０°の場合、図２０（ａ）は角度φ＝５５°の場合、図２０（ｂ）は角度φ＝６０°の場合、図２０（ｃ）は角度φ＝７５°の場合をそれぞれ示している。各図において、実線がｐ偏光（Ｚ’軸方向）の強度比であり、破線がｓ偏光（Ｙ’軸方向）の強度比である。
【０１３３】
φ＝３０°〜７５°にかけてｓ偏光の強度比が徐々に減少するのに対して、ｐ偏光の強度比はいずれも０．１を下回っている。これらのグラフから、φの値を大きくするにつれて偏光度が高くなるが、ｐ偏光の強度はいずれも低くなっていることが読み取れる。
【０１３４】
＜緑色光の場合＞
図１９（ｄ）〜（ｆ）及び図２０（ｄ）〜（ｆ）は、緑色光（波長５３２ｎｍ）についての測定結果を示すグラフである。図１５（ｄ）は角度φ＝３０°の場合、図１９（ｅ）は角度φ＝４５°の場合、図１９（ｆ）は角度φ＝５０°の場合、図２０（ｄ）は角度φ＝５５°の場合、図２０（ｅ）は角度φ＝６０°の場合、図２０（ｆ）は角度φ＝７５°の場合をそれぞれ示している。各図において、実線がｐ偏光（Ｚ’軸方向）の強度比であり、破線がｓ偏光（Ｙ’軸方向）の強度比である。
【０１３５】
φ＝３０°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約７５ｎｍ〜１１５ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．２８（グリッド深さ約９０ｎｍのとき）程度になっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さが約９０ｎｍのときに最小値を示している。この最小値は０．４１程度になっている。
【０１３６】
φ＝４５°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約７５ｎｍ〜１１５ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．４２（グリッド深さ約９０ｎｍのとき）程度になっており、φ＝３０°の場合に比べて大きな値になっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約９０ｎｍのときに最小値が０．１３程度になっている。このグラフから、φ＝４５°の場合においては、φ＝３０°の場合に比べて偏光度が各段に高くなっていることが読み取れる。
【０１３７】
φ＝５０°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約７５ｎｍ〜１０５ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．４２（グリッド深さ約８５ｎｍのとき）程度になっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約８５ｎｍのときに０．０６程度になっている。このグラフから、φ＝５０°の場合においては、φ＝３０°、４５°の場合に比べて偏光度は高くなっており、ｐ偏光の強度はφ＝４５°の場合とほぼ同等であることが読み取れる。
【０１３８】
φ＝５５°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約７５ｎｍ〜１０５ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．４０（グリッド深さ約８０ｎｍのとき）程度になっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約８０ｎｍのときに０．０２程度になっている。このグラフから、φ＝５５°の場合においては、上記の場合に比べて偏光度が高くなっているものの、ｐ偏光の光強度がφ＝４５°、５０°の場合に比べて小さくなっていることが読み取れる。
【０１３９】
φ＝６０°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約７５ｎｍ〜１０５ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．３５（グリッド深さ約８５ｎｍのとき）程度になっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約８５ｎｍのときにほぼ０になっている。このグラフから、φ＝６０°の場合においては、上記のいずれの場合に比べても偏光度は高くなっているが、φ＝５０°、５５°の場合に比べてｐ偏光の光強度が小さくなっていることが読み取れる。
【０１４０】
φ＝７５°においては、上記の各場合に比べて、ｐ偏光の強度比は大幅に減少していることが読み取れる。
【０１４１】
これらのことから、緑色光については、φの値を３０°よりも大きく７５°よりも小さくすることが好ましいといえる。例えばφ＝５０°〜６０°とし、グリッド深さ約７５ｎｍ〜１０５ｎｍ程度にするとより好ましいといえる。
【０１４２】
＜赤色光の場合＞
図１９（ｇ）〜（ｉ）及び図２０（ｇ）〜（ｉ）は、赤色光（波長６６０ｎｍ）についての測定結果を示すグラフである。図１９（ｇ）は角度φ＝３０°の場合、図１９（ｈ）は角度φ＝４５°の場合、図１９（ｉ）は角度φ＝５０°の場合、図２０（ｇ）は角度φ＝５５°の場合、図２０（ｈ）は角度φ＝６０°の場合、図２０（ｉ）は角度φ＝７５°の場合をそれぞれ示している。各図において、実線がｐ偏光（Ｚ’軸方向）の強度比であり、破線がｓ偏光（Ｙ’軸方向）の強度比である。
【０１４３】
φ＝３０°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約１１０ｎｍ〜１３０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．４５（グリッド深さ約１２０ｎｍのとき）程度になっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さが約１２０ｎｍのときに０．４５程度になっている。
【０１４４】
φ＝４５°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約１１０ｎｍ〜１３０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．７６（グリッド深さ約１２０ｎｍのとき）程度になっており、φ＝３０°の場合に比べて大きな値になっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約１２０ｎｍのときに最小値が０．１０程度になっている。このグラフから、φ＝４５°の場合においては、φ＝３０°の場合に比べて偏光度が高くなっていることが読み取れる。
【０１４５】
φ＝５０°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約１１０ｎｍ〜１３０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．８２（グリッド深さ約１２０ｎｍのとき）程度になっており、φ＝３０°、４５°の場合に比べて増加している。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約１２０ｎｍのときに０．０１程度になっている。このグラフから、φ＝５０°の場合においては、φ＝３０°、４５°の場合に比べて偏光度がさらに高くなっていることが読み取れる。
【０１４６】
φ＝５５°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約１１０ｎｍ〜１３０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は最大で０．８１（グリッド深さ約１２０ｎｍのとき）程度になっており、φ＝５０°の場合に比べてわずかに小さくなっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約１２０ｎｍのときにほぼ０になっている。このグラフから、φ＝５５°の場合においては、上記の場合に比べて、偏光度がさらに高くなっていることが読み取れる。
【０１４７】
φ＝６０°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約１１０ｎｍ〜１３０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は最大で０．７６（グリッド深さ約１２０ｎｍのとき）程度になっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約１２０ｎｍのときに０．０３程度になっている。このグラフから、φ＝６０°の場合においては、φ＝３０°、４５°の場合に比べて偏光度及びｐ偏光の強度比が大きくなっているが、φ＝５０°、５５°の場合に比べると、偏光度及びｐ偏光の強度比が小さくなっていることが読み取れる。
【０１４８】
φ＝７５°においては、上記の各場合に比べて、ｐ偏光の強度比が減少しており、ｐ偏光の光強度が大幅に小さくなっていることが読み取れる。
【０１４９】
これらのことから、赤色光については、φの値を３０°よりも大きく７５°よりも小さくすることが好ましいといえる。例えばφ＝５０°〜６０°とし、グリッド深さを１１０ｎｍ〜１３０ｎｍ程度にするとより好ましいといえる。
【図面の簡単な説明】
【０１５０】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの構成を示す図。
【図２】プロジェクタの光源及び均一照明系の構成を示す図。
【図３】偏光変換素子の構成を示す図。
【図４】反射型偏光変換膜の構成を示す図。
【図５】反射型偏光変換膜における偏光変換の様子を示す図。
【図６】偏光変換素子の製造工程の様子を示す図。
【図７】同、工程図。
【図８】同、工程図。
【図９】本発明の第２実施形態に係るプロジェクタの構成を示す図。
【図１０】プロジェクタの光源及び均一照明系の構成を示す図。
【図１１】反射型偏光変換膜の構成を示す図。
【図１２】本発明の第３実施形態に係るプロジェクタの構成を示す図。
【図１３】光源及び偏光変換素子の構成を示す図。
【図１４】反射型偏光変換膜の構成を示す図。
【図１５】反射型偏光変換膜の特性を示すグラフ。
【図１６】同、グラフ。
【図１７】同、グラフ。
【図１８】同、グラフ。
【図１９】同、グラフ。
【図２０】同、グラフ。
【符号の説明】
【０１５１】
ＰＪ１、ＰＪ２、ＰＪ３…プロジェクタ １０…光源 ２０…均一照明系 ２３…偏光変換素子 ２６…偏光分離膜 ２７…反射型偏光変換膜 ２７ｂ…平坦層 ２７ｃ…グリッド層 ２７ｄ…凸部 ２７ｅ…間隙 ３０…色変調部 ３１ａ、３１ｂ…ダイクロイックミラー ３７…クロスダイクロイックプリズム １１０…スクリーン １２１（１２１Ｒ、１２１Ｇ、１２１Ｂ）…光源 １２２（１２２Ｒ、１２２Ｇ、１２２Ｂ）…均一照明系１３２（１３２Ｒ、１３２Ｇ、１３２Ｂ）…偏光変換素子 １３５…基材 １３６…偏光分離膜 １３７（１３７Ｒ、１３７Ｇ、１３７Ｂ）…反射型偏光変換膜 １３９（１３９Ｒ、１３９Ｇ、１３９Ｂ）…平坦層 １４０（１４０Ｒ、１４０Ｇ、１３９Ｂ）…グリッド層 １４１（１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂ）…凸部 １４２（１４２Ｒ、１４２Ｇ、１４２Ｂ）…間隙 ２１０…光源 ２２０…均一照明系 ２２１…偏光変換素子 ２２７…偏光分離部材 ２２８…反射型偏光変換膜 ２２８ａ…基材 ２２８ｂ…平坦層 ２２８ｃ…グリッド層 ２２８ｄ…凸部 ２２８ｅ…間隙 ２３０…色変調部 ２４０…投射レンズ ２５０…スクリーン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投射型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にプロジェクタなどの投射型表示装置は、光源と、光変調素子と、投射レンズとを主体として構成されている。光源から射出される光を光変調素子によって変調し、この変調した光を投射レンズによってスクリーンなどに投射することで、静止画や動画などの画像が表示されることになる。
【０００３】
投射型表示装置の光変調素子として、例えば透過型の液晶装置を用いることが多い。液晶装置の入射面には、通常、偏光板が設けられている。液晶装置に入射する光のうち、偏光板の偏光方向と同一方向に偏光する光成分はこの偏光板を透過し、偏光板の偏光方向とは異なる方向に偏光する光成分はこの偏光板によって遮光されるようになっている。
【０００４】
近年、明るく高コントラストの画像を表示する投射型表示装置が要請されている。この要請に対して、光源から射出される光の偏光方向を偏光板の偏光方向と同一になるように揃えることによって多くの光成分が偏光板を透過可能となるようにし、光源から射出される光をできるだけ多く表示に利用する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
特許文献１に記載のプロジェクタは、光の偏光方向を一方向に揃えることが可能な偏光変換プリズムアレイを光源と光変調素子（偏光板付き液晶装置）との間に有した構成になっている。偏光変換プリズムアレイは、基板内に偏光分離膜と反射膜とが設けられ、基板の表面に位相差板が貼り付けられた構成になっている。光源から射出される光は、偏光分離膜によって偏光板の偏光方向と同一方向に偏光する光成分（ｓ偏光）と当該偏光板の偏光方向とは異なる方向に偏光する光成分（ｐ偏光）とに分離される。ｓ偏光は反射膜によって反射されそのまま射出される。ｐ偏光は位相差板によってその偏光方向を変換され、ｓ偏光として射出される。
【特許文献１】特開２００２−２３１０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
偏光変換素子には偏光分離膜、反射膜、位相差板と機能の異なる３種類の部材が取り付けられているため、偏光変換素子の部品点数が多くなってしまい、偏光変換素子の製造工程が煩雑になってしまう。
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、製造工程の煩雑さを緩和することが可能な投射型表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る投射型表示装置は、異なる色光を発光する複数の光源と、前記異なる色光についてそれぞれ設けられ、各色光の偏光方向を変換する複数の偏光変換素子と、前記偏光変換素子によって偏光方向を変換された前記複数の色光を変調する複数の光変調手段と、前記複数の光変調手段によって変調された色光を合成する色合成手段と、前記色合成手段によって合成された光を投射する投射レンズとを具備し、前記偏光変換素子が、自身に入射する光を所定の偏光方向を有する第１光成分と前記所定の偏光方向とは異なる偏光方向を有する第２光成分とに分離すると共に、前記第１光成分を第１方向へ射出し前記第２光成分を前記第１方向とは異なる第２方向へ射出する偏光分離部材と、前記偏光分離部材の前記第２方向上に設けられ、前記偏光分離部材から射出された前記第２光成分のうち少なくとも一部の偏光方向成分を前記所定の偏光方向成分に変換すると共に当該偏光方向を変換した第２光成分を前記第１方向へ射出する偏光変換部材とを有し、一の前記偏光分離部材と一の前記偏光変換部材とが対をなしており、前記偏光分離部材と前記偏光変換部材との対が複数設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、一の偏光分離部材と一の偏光変換部材とが対をなしており、この偏光分離部材と偏光変換部材との対が複数設けられている場合において、偏光変換部材が、偏光分離部材から射出された第２光成分のうち少なくとも一部の偏光方向を所定の偏光方向に変換する機能（位相差板としての機能）と、当該偏光方向を変換した第２光成分を第１方向へ射出する機能（反射膜としての機能）とを併せ持っているので、例えば従来の構成における位相差板と反射膜とを一つの部材として構成することができ、これらを別々に設けなくても済むことになる。これにより、偏光変換素子の部品点数を削減することができ、製造工程の煩雑さを緩和することが可能となる。ひいては、投射型表示装置の製造工程の煩雑さを緩和することにつながる。
【０００８】
上記の投射型表示装置は、前記偏光分離部材と前記偏光変換部材とが、光を透過可能な基材の内部に設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、偏光分離部材と偏光変換部材とが光を透過可能な基材の内部に設けられているので、当該基材によって偏光分離部材と偏光変換部材との位置を固定することができる。これにより、偏光分離部材と偏光変換部材との間の位置ズレを回避することができる。
【０００９】
上記の投射型表示装置は、前記偏光変換部材が、前記第２方向上に設けられ、光反射可能な材料からなる平坦層と、前記平坦層の表面に設けられ、光反射可能な材料からなり、所定のピッチ及び所定の深さで一方向に延在するグリッド部を有するグリッド層とを有することを特徴とする。
本発明によれば、偏光変換部材が、第２方向上に設けられ光反射可能な材料からなる平坦層を有しているので、当該平坦層の表面の向きを調節することにより、所望の方向に光を反射して射出することができる。しかも、平坦層の表面に設けられ光反射可能な材料からなり所定のピッチ及び所定の深さで一方向に延在するグリッド部を有するグリッド層を有しているので、第２の光成分の偏光方向を所定の方向に変換することができる。このように、グリッド層による偏光方向の変換と平坦層による第１方向への射出とを一つの部材で行うことができるので、例えば従来の構成における位相差板と反射膜とを別々に設ける必要は無く、偏光変換素子の部品点数を削減することができ、製造工程の煩雑さを緩和することが可能となる。
従来の偏光変換素子では、位相差板は偏光方向を変換した光を透過させる構成になっており、光透過率の高い有機材料を主成分として構成されることが多かった。このため、例えばプロジェクタなどに搭載した場合、光源から射出される光によって焼け付きが生じることがあり、偏光変換素子の耐光性に問題があった。これに対して本発明では、偏光変換部材は偏光方向を変換した光を反射する構成になっている。偏光変換部材のグリッド層及び平坦層は光反射可能な材料からなることとしているので、例えば金属などの無機材料によって構成することができる。これにより、焼け付きを回避することができ、耐光性の向上を図ることができる。
【００１０】
上記の投射型表示装置は、前記平坦層及びグリッド層が、銀、金又はアルミニウムを主成分としていることを特徴とする。
銀、金、アルミニウムは光反射率の高い金属である。本発明によれば、平坦層及びグリッド層が、銀、金又はアルミニウムを主成分としているので、偏光変換素子に入射する第２光成分を高い効率で利用することができる。加えて、これらの材料は耐光性が高いため、この偏光変換素子を例えばプロジェクタなどに搭載した場合、光源から射出される光による焼け付きを回避することができる。
【００１１】
上記の投射型表示装置は、前記所定のピッチが、入射する光の波長よりも小さい値であり、
前記所定の深さが、６０ｎｍ以上１６０ｎｍ以下の範囲であり、前記偏光変換部材の前記第２方向に対する垂直面に対して仰角４５°の方向であって当該垂直面において前記一方向に直交する方向に対して３０°よりも大きく７５°よりも小さい範囲の角度を成す方向から前記第２光成分が入射するように、前記偏光変換部材が配置されていることを特徴とする。
本発明者は、平坦層及びグリッド層の材質、所定のピッチ及び所定の深さによって光の利用効率が変化することを見出した。ここで光の利用効率とは、偏光変換部材に入射する入射光の強度と偏光変換部材から射出する射出光の強度との比で表される。
本発明では、この点を踏まえて、所定のピッチが入射する光の波長よりも小さい値であり、所定の深さが６０ｎｍ以上１６０ｎｍ以下の範囲であり、偏光変換部材の前記第２方向に対する垂直面に対して仰角４５°の方向であって当該垂直面において一方向に直交する方向に対して３０°よりも大きく７５°よりも小さい範囲の角度を成す方向から第２光成分が入射するように、偏光変換部材が配置されていることとしたので、光の利用効率を最適にすることができる。加えて、本発明者らは、第２光成分の波長や平坦層及びグリッド層の主成分によって、所定の深さの最適値、及び、偏光変換部材の第２方向に対する垂直面において一方向に直交する方向に対する第２光成分の入射角度の最適値が異なることを見出した。これを踏まえて、本発明では、所定の深さが６０ｎｍ以上１６０ｎｍ以下の範囲であるとし、当該入射角度の最適値を３０°よりも大きく７５°よりも小さい範囲としているので、第２光成分の波長に応じてこれらの値を適宜選択することができる。
【００１２】
本発明では異なる色光のそれぞれに偏光変換素子が設けられているので、偏光変換素子毎に平坦層及びグリッド層の材質、所定の深さ、垂直面において一方向に直交する方向に対する第２光成分の入射角度が異なるように設計することが可能である。
例えば、前記異なる色光が赤色光、緑色光及び青色光であり、前記平坦層及び前記グリッド層が銀を主成分としており、前記赤色光について設けられる前記偏光変換素子において、前記所定の深さが１２０ｎｍ以上１４０ｎｍ以下の範囲であり、前記緑色光について設けられる前記偏光変換素子において、前記所定の深さが９０ｎｍ以上１１０ｎｍ以下の範囲であり、前記青色光について設けられる前記偏光変換素子において、前記所定の深さが６０ｎｍ以上７０ｎｍ以下の範囲であり、前記垂直面において、当該垂直面に対して仰角４５°の角度を成し前記一方向に直交する方向に対して５０°以上６０°以下の範囲の角度を成す方向から前記第２光成分が入射するように、前記偏光変換部材が配置されていることが好ましい。
【００１３】
また、前記異なる色光が赤色光、緑色光及び青色光であり、前記平坦層及び前記グリッド層がアルミニウムを主成分としており、前記赤色光について設けられる前記偏光変換素子において、前記所定の深さが１３０ｎｍ以上１６０ｎｍ以下の範囲であり、前記緑色光について設けられる前記偏光変換素子において、前記所定の深さが１００ｎｍ以上１３０ｎｍ以下の範囲であり、前記青色光について設けられる前記偏光変換素子において、前記所定の深さが９０ｎｍ以上１２０ｎｍ以下の範囲であり、前記垂直面において、当該垂直面に対して仰角４５°の角度を成し前記一方向に直交する方向に対して４５°以上６０°以下の範囲の角度を成す方向から前記第２光成分が入射するように、前記偏光変換部材が配置されていることが好ましい。
【００１４】
更に、前記異なる色光が赤色光、緑色光及び青色光であり、前記平坦層及び前記グリッド層が金を主成分としており、前記赤色光について設けられる前記偏光変換素子において、前記所定の深さが１１０ｎｍ以上１３０ｎｍ以下の範囲であり、前記緑色光について設けられる前記偏光変換素子において、前記所定の深さが７５ｎｍ以上１１５ｎｍ以下の範囲であり、前記垂直面において、当該垂直面に対して仰角４５°の角度を成し前記一方向に直交する方向に対して５０°以上６０°以下の範囲の角度を成す方向から前記第２光成分が入射するように、前記偏光変換部材が配置されていることが好ましい。
【００１５】
上記の投射型表示装置は、前記偏光分離部材が、ワイヤーグリッド偏光板であることを特徴とする。
本発明によれば、偏光分離部材がワイヤーグリッド偏光板であるので、入射光を確実に分離することができる。偏光変換部材がグリッド部を有する構成においては、偏光変換部材のグリッド部とワイヤーグリッド偏光板のワイヤーグリッド部とを同一の製造工程で製造することができるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態を図面に基づき説明する。
（プロジェクタの全体構成）
まず、本実施形態に係るプロジェクタの全体構成を説明する。図１は、プロジェクタＰＪ１の全体構成を模式的に示す図である。
プロジェクタＰＪ１は、画像表示装置２と、投射レンズ３とを主体として構成されている。
【００１７】
画像表示装置２は、光源１０と、均一照明系２０と、色変調部３０とを有している。
光源１０は、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプやキセノンランプなどの白色光を照射するランプ１１と、当該ランプ１１から射出された白色光を反射・集光するリフレクタ１２とを有している。リフレクタ１２としては、放物面鏡を用いることが好ましい。
【００１８】
均一照明系２０は、光源１０からの白色光の輝度分布を均一化する光学系であり、第１レンズアレイ２１と、第２レンズアレイ２２と、偏光変換素子２３と、集光レンズ２４とを有している。第１レンズアレイ２１及び第２レンズアレイ２２は、光源１０の光射出側に配置されている。この第１レンズアレイ２１及び第２レンズアレイ２２は、例えばフライアイレンズなどからなり、光の輝度分布を均一化する光学部材である。偏光変換素子２３は、第２レンズアレイ２２の光射出側に配置されており、光の偏光方向を一方向に揃える光学素子である。集光レンズ２４は、偏光変換素子２３の光射出側に配置されたレンズである。
【００１９】
色変調部３０は、均一照明系２０から入射した白色光の波長領域のうちの赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３原色の輝度をそれぞれ変調する部分であり、２つのダイクロイックミラー３１ａ、３１ｂと、３つのミラー３２ａ、３２ｂ、３２ｃと、５つのフィールドレンズ（レンズ３３、リレーレンズ３４、平行化レンズ３５Ｒ、３５Ｇ、３５Ｂ）と、３つの液晶ライトバルブ３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂと、クロスダイクロイックプリズム３７とを有している。
【００２０】
ダイクロイックミラー３１ａ、３１ｂは、白色光をＲＧＢの３原色光に分離（分光）するための光学部材である。ダイクロイックミラー３１ａは、集光レンズ２４の光射出側に光の進行方向に対して４５°傾くように配置されており、青色光及び緑色光を反射すると共に赤色光を透過する性質のダイクロイック膜がガラス板などの光透過可能な基板に貼り付けられた構成になっている。ダイクロイックミラー３１ｂは、ダイクロイックミラー３１ａの光反射側に光の進行方向に対して４５°傾くように配置されており、緑色光を反射すると共に青色光を透過する性質のダイクロイック膜がガラス板などの光透過可能な基板に貼り付けられた構成になっている。
【００２１】
レンズ３３及びリレーレンズ３４は、ダイクロイックミラー３１ｂを透過した光を平行化レンズ３５Ｂに伝達する光学部材である。レンズ３３はダイクロイックミラー３１ｂの光透過側に配置されており、リレーレンズ３４に光を効率よく入射させるために設けられている。
【００２２】
平行化レンズ３５Ｒ、３５Ｇ、３５Ｂは、対応する液晶ライトバルブ３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂの光入射側に配置されており、液晶ライトバルブ３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂに入射する各色光を略平行化する凸レンズである。
【００２３】
液晶ライトバルブ３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂは、アクティブマトリクス型の液晶表示素子であり、光入射面及び光射出面にはそれぞれ偏光板が貼付されている。光入射面に貼付された偏光板はｐ偏光の光を透過するようになっている。この液晶ライトバルブ３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂは、電圧非印加状態で白／明（透過）状態、電圧印加状態で黒／暗（非透過）状態となるノーマリーホワイトモードまたはその逆のノーマリーブラックモードで駆動され、与えられた制御値に応じて明暗間の階調がアナログ制御されるようになっている。
【００２４】
クロスダイクロイックプリズム３７は、４つの直角プリズムが貼り合わされた構成になっており、これら直角プリズムの貼り合わせ面には、青色光を反射する誘電体多層膜（青色光反射ダイクロイック膜３７ａ）と、赤色光を反射する誘電体多層膜（赤色光反射ダイクロイック膜３７ｂ）とが形成されている。
【００２５】
（均一照明系の構成）
次に、上述した均一照明系２０の構成を説明する。図２は、図１に示すプロジェクタＰＪ１の光源１０及び均一照明系２０の構成を示す図である。
同図に示すように、均一照明系２０の第１レンズアレイ２１及び第２レンズアレイ２２は、フライアイレンズの凸面２１ａ、２２ａが対向するように配置されている。個々の凸面２１ａ、２２ａはほぼ同一の寸法、同一の個数、同一の配列になっており、光源１０から射出される光の進行方向に見て各凸面２１ａ、２２ａの位置が重なるように配置されている。
【００２６】
偏光変換素子２３は、基材２５と、偏光分離膜（偏光分離部材）２６と、反射型偏光変換膜（偏光変換部材）２７とを主体として構成されており、光入射面２３ａに第２レンズアレイ２２の背面２２ｂに貼り付けられている。偏光変換素子２３は、第２レンズアレイ２２と一体的に設けられている。
【００２７】
図３は、偏光変換素子２３の構成を詳細に示す断面図である。
基材２５は、例えばガラスや石英などの光透過可能な材料からなる矩形の基板である。基材２５内には、図中上下方向に偏光分離膜２６及び反射型偏光変換膜２７が交互に設けられている。１つの偏光分離膜２６と１つの反射型偏光変換膜２７とが対をなしており、この偏光分離膜２６と反射型偏光変換膜２７との対が基材内に複数設けられてた構成になっている。
【００２８】
偏光分離膜２６は、基材２５の内部に設けられた誘電体膜である。この偏光分離膜２６は、偏光変換素子２３の光入射面２３ａに対して角度α（例えばα＝４５°）傾くように配置されており、光源１０から射出された白色光のうち例えばｐ偏光（第１光成分）とｓ偏光（第２光成分）とに分離する。偏光分離膜２６は、分離したｐ偏光を透過させて入射方向と同じ方向（第１方向）に射出すると共に、分離したｓ偏光を反射型偏光変換膜２７の方向（第２方向）に向けて反射するようになっている。
【００２９】
反射型偏光変換膜２７は、偏光分離膜２６の反射方向に配置されており、偏光変換素子２３の光入射面２３ａに対して角度β（例えばβ＝４５°）傾くように設けられている。図４は、反射型偏光変換膜２７の構成を示す斜視図である。図４に示すように、反射型偏光変換膜２７は、平面視矩形の部材であり、平坦層２７ｂと、グリッド層２７ｃとを主体として構成されている。
【００３０】
平坦層２７ｂは、基材２５の内部に設けられ、例えば銀、金、アルミニウムなどの光反射率の高い金属材料を主成分とする層である。この平坦層２７ｂは、光を透過させることなく反射するのに十分な厚さを有している。
【００３１】
グリッド層２７ｃは、平坦層２７ｂのうち偏光分離膜２６の光入射面に対向する側の表面に設けられた層であり、複数の凸部２７ｄを主体として構成されている。各凸部２７ｄは、平坦層２７ｂ上に同一の方向に延在するように設けられ、所定の間隔ｄ１（例えばｄ１＝７０ｎｍ）を空けて配置されている（間隙２７ｅ）。間隙２７ｅには、平坦層２７ｂが露出している。凸部２７ｄと間隙２７ｅとによってグリッド部が形成されている。このグリッド部の延在方向は、平面視矩形に設けられた反射型偏光変換膜２７の辺方向に対して傾いて設けられている。
【００３２】
凸部２７ｄの幅（延在方向に直交する方向の寸法）はｄ２（例えばｄ２＝７０ｎｍ）となっており、ここではｄ１＝ｄ２＝７０ｎｍとなっている。したがって、凸部２７ｄは１４０ｎｍのピッチで配列されていることになる。この凸部２７ｄは、平坦層２７ｂからの高さ（突出方向の寸法）ｈが例えば６０ｎｍ以上１６０ｎｍ以下の範囲になるように形成されており、この高さｈがグリッド部の所定の深さとなる。
【００３３】
反射型偏光変換膜２７は、平坦層２７ｂの表面に対して仰角４５°の方向であって当該平坦層２７ｂの表面においてグリッド部の延在方向に直交する方向に対して３０°よりも大きく７５°よりも小さい範囲の角度φ（図５参照）を成す方向から光が入射するように配置されている。
【００３４】
（プロジェクタの動作）
次に、上記のように構成されたプロジェクタＰＪ１の動作を説明する。光源１０のランプ１１から射出された白色光及びリフレクタ１２によって集光された白色光は、均一照明系２０に入射する。均一照明系２０へ入射した白色光は、第１レンズアレイ２１及び第２レンズアレイ２２によって輝度分布が均一化される。輝度分布が均一化された白色光は、偏光変換素子２３に入射する。偏光変換素子２３に入射した白色光は、偏光分離膜２６によってｐ偏光の光成分とｓ偏光の光成分とに分離され、ｐ偏光の光成分は偏光分離膜２６を透過する。ｓ偏光の光成分は、反射型偏光変換膜２７に向けて反射される。
【００３５】
図５は、ｓ偏光の光成分の偏光方向が反射型偏光変換膜２７によって変換される様子を模式的に示した図である。図５の座標軸については、ＸＹ平面が平坦層２７ｂの表面（グリッド層２７ｃが設けられている面）であり、Ｘ軸方向が凸部２７ｄの延在方向（グリッド方向）に直交する方向であり、Ｙ軸方向が当該グリッド方向である。Ｚ軸方向は平坦層２７ｂの表面に垂直な方向である。
【００３６】
同図に示すように、偏光分離膜２６によって分離され反射型偏光変換膜２７に入射するｓ偏光は、平坦層２７ｂの表面に対して俯角４５°の方向から入射すると共に、グリッド方向の直交方向（図中のＸ軸方向）に対して上記の角度φ傾いて入射する。入射したｓ偏光の偏光方向は、図中のベクトルＥの方向である。
【００３７】
入射したｓ偏光は、グリッド層２７ｃと平坦層２７ｂによって反射されると供に、少なくとも一部がｐ偏光に変換される。図５では、反射光の進行方向をＸ’軸方向とし、上記ベクトルＥと同一の方向上記のベクトルＥに対して直交する方向（ｐ偏光の偏光方向）をＺ’軸方向としている。（ｓ偏光の偏光方向）をＹ’軸方向とし、この反射光はＺ’軸方向に偏光方向を有するｐ偏光として偏光変換素子２３から射出される。偏光変換素子２３によってＰ偏光の偏光方向になった白色光は、集光レンズ２４で集光されて、色変調部３０に入射する。
【００３８】
色変調部３０に入射した白色光のうち、赤色光はダイクロイックミラー３１ａを透過し、緑色光及び青色光はダイクロイックミラー３１ａによって反射される。ダイクロイックミラー３１ａを透過した赤色光は、反射ミラー３２ａによって反射され、平行化レンズ３５Ｒによって略平行化されて、液晶ライトバルブ３６Ｒに入射する。ダイクロイックミラー３１ａによって反射された緑色光及び青色光は、ダイクロイックミラー３１ｂに入射する。このうち青色光はダイクロイックミラー３１ｂを透過し、緑色光はダイクロイックミラー３１ｂによって反射される。ダイクロイックミラー３１ｂによって反射された緑色光は、平行化レンズ３５Ｇによって略平行化されて、液晶ライトバルブ３６Ｇに入射する。ダイクロイックミラー３１ｂを透過した青色光は、レンズ３３、反射ミラー３２ｂ、リレーレンズ３４、反射ミラー３２ｃを経て平行化レンズ３５Ｂに入射し、略平行化されて液晶ライトバルブ３６Ｂに入射する。
【００３９】
液晶ライトバルブ３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂの入射面側の偏光板がｐ偏光を透過するものであるため、液晶ライトバルブ３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂに入射したｐ偏光の赤色光、緑色光、青色光は偏光板を透過し、当該液晶ライトバルブ３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂによって変調されて射出される。変調された赤色光、緑色光、青色光は、クロスダイクロイックプリズム３７によって混合され、再び白色光になって射出される。この射出光が画像表示装置２からの画像光となる。画像表示装置２から射出された画像光は、投射レンズ３によってスクリーン４に投射され、スクリーン４に画像が表示されることになる。
【００４０】
（偏光変換素子の製造方法）
次に、上記のように構成された偏光変換素子２３の製造方法を説明する。図６〜図８は、偏光変換素子２３の製造過程を示す工程図である。
図６に示すように、ガラスなど光透過可能な材料によって基材２５を例えば平行六面体のプリズム形状に形成する。基材２５の面２５ａ及び面２５ｂは平坦に形成する。
【００４１】
次に、図７に示すように、基材２５の面２５ａ上に反射型偏光変換膜２７を形成すると共に、基材２５の面２５ｂに偏光分離膜２６を形成する。偏光分離膜２６は、誘電体からなる層を複数層重ねて形成する。反射型偏光変換膜２７の形成については、面２５ａ上に平坦層２７ｂをまず形成し、当該平坦層２７ｂ上にグリッド層２７ｃを形成する。グリッド層２７ｃについては、平坦層２７ｂ上に金属薄膜を所定の膜厚に形成し、当該金属薄膜をパターニングして凸部２７ｄ及び間隙２７ｅを形成する。
【００４２】
次に、図８に示すように、上述したプリズム形状の基材２５と同一の形状・寸法の基材２５を偏光分離膜２６上に貼りつけて、偏光変換素子２３の単位構造４０を形成する。この単位構造４０には、偏光分離膜２６と反射型偏光変換膜２７とが１つずつ、対を成すように形成される。この単位構造４０を複数貼り合わせて、偏光変換素子２３が完成する。
【００４３】
本実施形態によれば、反射型偏光変換膜２７が、偏光分離膜２６から射出されたｓ偏光のうち少なくとも一部の偏光方向をｐ偏光の偏光方向に変換する機能（位相差板としての機能）と、当該偏光方向を変換したｐ偏光を反射して偏光変換素子２３から射出する機能（反射膜としての機能）とを併せ持っているので、例えば従来の構成における位相差板と反射膜とを一つの部材として構成することができ、これらを別々に設けなくても済むことになる。これにより、偏光変換素子２３の部品点数を削減することができ、製造工程の煩雑さを緩和することが可能となる。ひいては、プロジェクタＰＪ１の製造工程の煩雑さを緩和することにつながる。
【００４４】
また、本実施形態によれば、偏光分離膜２６と反射型偏光変換膜２７とが光を透過可能な基材２５の内部に設けられているので、当該基材２５によって偏光分離膜２６と反射型偏光変換膜２７との位置を固定することができる。これにより、偏光分離膜２６と反射型偏光変換膜２７との間の位置ズレを回避することができる。
【００４５】
また、１つの偏光分離膜２６と１つの反射型偏光変換膜２７とが対をなしており、この偏光分離膜２６と反射型偏光変換膜２７との対が複数設けられているので、入射する光の断面積や密度に応じて偏光分離膜２６と反射型偏光変換膜２７の対の個数を選択することができる。これにより、幅広い設計が可能となる。
【００４６】
本実施形態では、特に、反射型偏光変換膜２７が、少なくともｓ偏光の入射面側に設けられ光反射可能な材料からなる平坦層２７ｂを有しているので、当該平坦層２７ｂの反射面の向きを調節することにより、所望の方向に光を反射して射出することができる。しかも、平坦層２７ｂの表面に設けられ光反射可能な材料からなり所定のピッチ及び所定の深さで一方向に延在する凸部２７ｄを有するグリッド層２７ｃを有しているので、このグリッド層２７ｃにおいてｓ偏光の偏光方向をｐ偏光に変換することができる。このように、グリッド層２７ｃによる偏光方向の変換と平坦層２７ｂによる光反射・射出とを一つの部材で行うことができるので、例えば従来の構成における位相差板と反射膜とを別々に設ける必要は無く、偏光変換素子２３の部品点数を削減することができ、製造工程の煩雑さを緩和することが可能となる。
【００４７】
また、従来の偏光変換素子では、位相差板は偏光方向を変換した光を透過させる構成になっており、光透過率の高い有機材料を主成分として構成されることが多かった。このため、例えばプロジェクタなどに搭載した場合、光源から射出される光によって焼け付きが生じることがあり、偏光変換素子の耐光性に問題があった。これに対して本実施形態では、反射型偏光変換膜２７は偏光方向を変換した光を反射する構成になっている。反射型偏光変換膜２７のグリッド層２７ｃ及び平坦層２７ｂは光反射可能な材料からなることとしているので、例えば金属などの無機材料によって構成することができる。これにより、焼け付きを回避することができ、耐光性の向上を図ることができる。
【００４８】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を説明する。第１実施形態と同様、以下の図では、各部材を認識可能な大きさとするため、縮尺を適宜変更している。
（プロジェクタの全体構成）
図９は、本実施形態に係るプロジェクタＰＪ２の構成を示す概略図である。
同図に示すように、プロジェクタＰＪ２は、３板式のプロジェクタであり、光源１２１（１２１Ｒ、１２１Ｇ、１２１Ｂ）と、均一照明系１２２（１２２Ｒ、１２２Ｇ、１２２Ｂ）と、液晶ライトバルブ１２４（１２４Ｒ、１２４Ｇ、１２４Ｂ）と、ダイクロイックプリズム１２６と、投射レンズ１２７とを主体として構成されている。
【００４９】
光源１２１は、赤色光を射出する赤色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）光源１２１Ｒと、緑色光を射出する緑色ＬＥＤ光源１２１Ｇと、青色光を射出する青色ＬＥＤ光源１２１Ｂとの３つの異なる色光の光源を備えている。
均一照明系１２２は、ＬＥＤ光源１２１Ｒ、１２１Ｇ、１２１Ｂから射出されたＬＥＤ光の照度分布を均一化する。
液晶ライトバルブ１２４は、複数の画素を有しこれらＬＥＤ光源１２１Ｒ、１２１Ｇ、１２１Ｂから射出されたＬＥＤ光を画像信号に応じてそれぞれ変調する。各液晶ライトバルブ１２４Ｒ、１２４Ｇ、１２４Ｂの光入射面及び光射出面にはそれぞれ偏光板が貼付されている。光入射面に貼付された偏光板はｐ偏光の光を透過するようになっている。各ＬＥＤ光源１２１Ｒ、１２１Ｇ、１２１Ｂからの光束のうち所定方向の直線偏光のみが入射側偏光板を透過して、各液晶ライトバルブ１２４Ｒ、１２４Ｇ、１２４Ｂに入射するようになっている。
ダイクロイックプリズム１２６は、４つの直角プリズムを貼り合わせて形成され、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に配置されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成され、カラー画像を表す光が形成されるようになっている。
投射レンズ１２７は、クロスダイクロイックプリズム１２６により合成されたＬＥＤ光を拡大して投射する。
【００５０】
（均一照明系の構成）
図１０は、上述した均一照明系１２２（１２２Ｒ、１２２Ｇ、１２２Ｂ）の詳細な構成を示す図である。
同図に示すように、均一照明系１２２（１２２Ｒ、１２２Ｇ、１２２Ｂ）は、レンチキュラレンズアレイ１３１（１３１Ｒ、１３１Ｇ、１３１Ｂ）と、レンチキュラレンズアレイ１３１から射出された光を偏向する偏光変換素子１３２（１３２Ｒ、１３２Ｇ、１３２Ｂ）とを備えている。
【００５１】
レンチキュラレンズアレイ１３１は、ＬＥＤ光源１２１から射出された光を集光する光学部材である。このレンチキュラレンズアレイ１３１の入射面１３１ａは平坦になっており、射出面１３１ｂには複数の湾曲面が形成されている。各湾曲面において複数のライン状の光線として集光されるようになっている。
【００５２】
偏光変換素子１３２は、基材１３５（１３１Ｒ、１３１Ｇ、１３１Ｂ）と、偏光分離部材である偏光分離膜１３６（１３６Ｒ、１３６Ｇ、１３６Ｂ）と、偏光変換部材である反射型偏光変換膜１３７（１３７Ｒ、１３７Ｇ、１３７Ｂ）とを主体として構成されている。偏光分離膜１３６と反射型偏光変換膜１３７が基材１３５の内部に設けられている点、偏光分離膜１３６と反射型偏光変換膜１３７とが偏光変換素子１３２の光入射面に対して４５°傾いて設けられている点は第１実施形態の偏光変換素子と同様である。本実施形態では、反射型偏光変換膜１３７の構成が第１実施形態とは異なっており、他の部材の構成は第１実施形態と同様になっている。
【００５３】
図１１（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係る反射型偏光変換膜１３７（１３７Ｒ、１３７Ｇ、１３７Ｂ）の構成を示す図である。図１１（ａ）は反射型偏光変換膜１３７Ｒの構成を、図１１（ｂ）は反射型偏光変換膜１３７Ｇの構成を、図１１（ｃ）は反射型偏光変換膜１３７Ｂの構成を、それぞれ示している。
【００５４】
反射型偏光変換膜１３７Ｒ、１３７Ｇ、１３７Ｂは、下層の平坦層１３９Ｒ、１３９Ｇ、１３９Ｂと、上層のグリッド層１４０Ｒ、１４０Ｇ、１４０Ｂとを主体として構成されている。平坦層１３９Ｒ、１３９Ｇ、１３９Ｂ及びグリッド層１４０Ｒ、１４０Ｇ、１４０Ｂは、例えば銀、金、アルミニウムなどの光反射率の高い金属材料を主成分とする層である。グリッド層１４０Ｒ、１４０Ｇ、１４０Ｂは、偏光分離膜１３６の光入射面に対向する側に設けられた複数の凸部１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂが一方向に延在すると共に、各凸部１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂ間に間隙１４２Ｒ、１４２Ｇ、１４２Ｂが設けられた構成になっている。凸部１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂと間隙１４２Ｒ、１４２Ｇ、１４２Ｂとによってグリッド部が形成されている。このグリッド部の延在方向は、平面視矩形に設けられた反射型偏光変換膜１３７Ｒ、１３７Ｇ、１３７Ｂの辺方向に対して傾いて設けられている。
【００５５】
凸部１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂの幅（延在方向に直交する方向の寸法）はｄ２（例えばｄ２＝７０ｎｍ）となっており、ここではｄ１＝ｄ２＝７０ｎｍとなっている。したがって、凸部１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂは、第１実施形態と同様に１４０ｎｍのピッチで配列されていることになる。
【００５６】
図１１（ａ）に示すように、反射型偏光変換膜１３７Ｒのグリッド層１４０Ｒは、平坦層１３９Ｒからの高さ（グリッド部の所定の深さ：グリッド深さ）ｈ１が１２０ｎｍ〜１４０ｎｍ程度になるように形成されている。図１１（ｂ）に示すように、反射型偏光変換膜１３７Ｇのグリッド層１４０Ｇは、平坦層１３９Ｇからの高さ（グリッド深さ）ｈ２が９０ｎｍ〜１１０ｎｍ程度になるように形成されている。図１１（ｃ）に示すように、反射型偏光変換膜１３７Ｂのグリッド層１４０Ｂは、平坦層１３９Ｂからの高さ（グリッド深さ）ｈ３が６０ｎｍ〜７５ｎｍ程度になるように形成されている。
【００５７】
この反射型偏光変換膜１３７Ｒ、１３７Ｇ、１３７Ｂは、第１実施形態と同様に、平坦層１３９Ｒ、１３９Ｇ、１３９Ｂの表面に対して仰角４５°の方向であって当該平坦層１３９Ｒ、１３９Ｇ、１３９Ｂの表面においてグリッド部の延在方向に直交する方向に対してそれぞれ５０°〜６０°程度を成す方向から光が入射するように配置されている。本実施形態では、反射型偏光変換膜１３７の平坦層１３９及びグリッド層１４０が銀を主成分としているが、金やアルミニウムなどを主成分とした場合には、この角度の最適値が異なってくる。これについては、[実施例]で詳述する。
【００５８】
（プロジェクタの動作）
次に、上記のように構成されたプロジェクタＰＪ２の動作を説明する。
プロジェクタＰＪ２の光源１２１Ｒから射出された赤色光、１２１Ｇから射出された緑色光、１２１Ｂから射出された青色光はｐ偏光の光成分とｓ偏光の光成分とが混在している。この色光は各光源１２１Ｒ、１２１Ｇ、１２１Ｇから均一照明系１２２Ｒ、１２２Ｇ、１２２Ｂに入射する。均一照明系１２２Ｒ、１２２Ｇ、１２２Ｂに入射した各色光は、レンチキュラレンズアレイ１３１によって輝度分布が均一化され、偏光変換素子１３２Ｒ、１３２Ｇ、１３２Ｂによって第１実施形態と同様に（図５参照）偏光方向がｐ偏光に変換されて、液晶ライトバルブ１２４Ｒ、１２４Ｇ、１２４Ｂに入射する。
【００５９】
液晶ライトバルブ１２４Ｒ、１２４Ｇ、１２４Ｂの入射面側の偏光板がｐ偏光を透過するものであるため、入射した赤色光、緑色光、青色光は当該液晶ライトバルブ１２４Ｒ、１２４Ｇ、１２４Ｂによって変調されて射出される。変調された赤色光、緑色光、青色光は、クロスダイクロイックプリズム１２６によって混合され、白色光として射出される。この射出光は、投射レンズ１２７によってスクリーン１１０に投射され、スクリーン１１０に画像が表示されることになる。
【００６０】
本実施形態によれば、反射型偏光変換膜１３７Ｒ、１３７Ｇ、１３７Ｂが、偏光分離膜１３６Ｒ、１３６Ｇ、１３６Ｂから射出されたｓ偏光のうち少なくとも一部の偏光方向をｐ偏光の偏光方向に変換する機能（位相差板としての機能）と、当該偏光方向を変換したｐ偏光を反射して偏光変換素子１３２から射出する機能（反射膜としての機能）とを併せ持っているので、例えば従来の構成における位相差板と反射膜とを一つの部材として構成することができ、これらを別々に設けなくても済むことになる。これにより、偏光変換素子１３２Ｒ、１３２Ｇ、１３２Ｂの部品点数を削減することができ、製造工程の煩雑さを緩和することが可能となる。ひいては、プロジェクタＰＪ２の製造工程の煩雑さを緩和することにつながる。
【００６１】
また、本発明者らは、反射型偏光変換膜１３７の材質、反射型偏光変換膜１３７に入射するｓ偏光の波長によって、所定の深さの最適値、及び、入射面においてグリッド部の延在方向に直交する方向に対するｓ偏光の入射角度の最適値が異なることを見出した。これを踏まえて、本実施形態では、反射型偏光変換膜１３７の材質を銀とし、グリッド層１４０Ｒのグリッド深さｈ１が１２０ｎｍ〜１４０ｎｍの範囲内になるように、グリッド層１４０Ｇのグリッド深さｈ２が９０ｎｍ〜１１０ｎｍの範囲内になるように、グリッド層１４０Ｂのグリッド深さｈ３が６０ｎｍ〜７５ｎｍの範囲内になるように、それぞれグリッド層１４０Ｒ、１４０Ｇ、１４０Ｂを設計しており、入射面においてグリッド部の延在方向に直交する方向に対するｓ偏光の入射角度の最適値を５０°〜６０°程度としているので、色光の波長に応じてこれらの値を適宜選択することができ、光の利用効率を極力高めることができる。
【００６２】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態を説明する。第１実施形態と同様、以下の図では、各部材を認識可能な大きさとするため、縮尺を適宜変更している。
（プロジェクタの全体構成）
図１２は、本実施形態に係るプロジェクタＰＪ３の構成を示す概略図である。
同図に示すように、プロジェクタＰＪ３は、光源２１０と、均一照明系２２０と、色変調部２３０と、投射レンズ２４０とを有している。
光源２１０は、超高圧水銀ランプやキセノンランプなどの白色光を照射するランプ２１１と、当該ランプ２１１から射出された白色光を反射・集光するリフレクタ２１２とを有している。
均一照明系２２０は、光源２１０からの白色光の輝度分布を均一化する光学系であり、偏光変換素子２２１と、反射ミラー２２２と、非球面レンズ２２３と、第１レンズアレイ２２４と、第２レンズアレイ２２５と、集光レンズ２２６とを有している。
【００６３】
偏光変換素子２２１は、光源２１０と反射ミラー２２２との間に配置されており、光源２１０からの白色光の偏光方向を変換して一方向に揃える光学素子である。第１レンズアレイ２２４及び第２レンズアレイ２２５は、反射ミラー２２２の光射出側に配置されている。この第１レンズアレイ２２４及び第２レンズアレイ２２５は、例えばフライアイレンズなどからなり、光の輝度分布を均一化する光学部材である。集光レンズ２２６は、第２レンズアレイ２２５の光射出側に配置されたレンズである。
【００６４】
色変調部２３０は、均一照明系２２０から射出された白色光の波長領域のうちの赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３原色の輝度をそれぞれ変調する部分であり、２つのダイクロイックミラー２３１ａ、２３１ｂと、３つのミラー２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃと、５つのフィールドレンズ（レンズ２３３、リレーレンズ２３４、平行化レンズ２３５Ｒ、２３５Ｇ、２３５Ｂ）と、３つの液晶ライトバルブ２３６Ｒ、２３６Ｇ、２３６Ｂと、クロスダイクロイックプリズム２３７とを有している。
【００６５】
ダイクロイックミラー２３１ａ、２３１ｂは、白色光をＲＧＢの３原色光に分離（分光）するための光学部材である。ダイクロイックミラー２３１ａは、集光レンズ２２６の光射出側に光の進行方向に対して４５°傾くように配置されており、青色光及び緑色光を反射すると共に赤色光を透過する性質のダイクロイック膜がガラス板などの光透過可能な基板に貼り付けられた構成になっている。ダイクロイックミラー２３１ｂは、ダイクロイックミラー２３１ａの光反射側に設けられ光の進行方向に対して４５°傾くように配置されており、緑色光を反射すると共に青色光を透過する性質のダイクロイック膜がガラス板などの光透過可能な基板に貼り付けられた構成になっている。
【００６６】
レンズ２３３及びリレーレンズ２３４は、ダイクロイックミラー２３１ｂを透過した光を平行化レンズ２３５Ｂに伝達する光学部材である。レンズ２３３はダイクロイックミラー２３１ｂの光透過側に配置されており、リレーレンズ２３４に光を効率よく入射させるために設けられている。
【００６７】
平行化レンズ２３５Ｒ、２３５Ｇ、２３５Ｂは、対応する液晶ライトバルブ２３６Ｒ、２３６Ｇ、２３６Ｂの光入射側に配置されており、液晶ライトバルブ２３６Ｒ、２３６Ｇ、２３６Ｂに入射する各色光を略平行化する凸レンズである。
【００６８】
液晶ライトバルブ２３６Ｒ、２３６Ｇ、２３６Ｂは、アクティブマトリクス型の液晶表示素子であり、光入射面及び光射出面にはそれぞれ偏光板が貼付されている。光入射面に貼付された偏光板は、ｐ偏光の光を透過するようになっている。この液晶ライトバルブ２３６Ｒ、２３６Ｇ、２３６Ｂは、電圧非印加状態で白／明（透過）状態、電圧印加状態で黒／暗（非透過）状態となるノーマリーホワイトモードまたはその逆のノーマリーブラックモードで駆動され、与えられた制御値に応じて明暗間の階調がアナログ制御されるようになっている。
【００６９】
クロスダイクロイックプリズム２３７は、４つの直角プリズムが貼り合わされた構成になっており、これら直角プリズムの貼り合わせ面には、青色光を反射する誘電体多層膜（青色光反射ダイクロイック膜２３７ａ）と、赤色光を反射する誘電体多層膜（赤色光反射ダイクロイック膜２３７ｂ）とが形成されている。
【００７０】
（偏光変換素子の構成）
次に、上述した偏光変換素子２２１の構成を説明する。図１３は、図１２に示すプロジェクタＰＪ３の光源２１０及び偏光変換素子２２１の構成を示す図である。
同図に示すように、偏光変換素子２２１は、偏光分離部材２２７と、反射型偏光変換膜（偏光変換部材）２２８とを主体として構成されている。偏光分離部材２２７及び反射型偏光変換膜２２８は、それぞれ１つずつ設けられており、この一対の偏光分離部材２２７及び反射型偏光変換膜２２８によって偏光変換素子２２１が構成されている。
【００７１】
偏光分離膜２２７は、偏光変換素子２２１の光入射面に対して角度α（例えばα＝４５°）傾くように配置されており、白色光のうち例えばｐ偏光（第１光成分）とｓ偏光（第２光成分）とに分離する。この偏光分離膜２２７は、分離したｐ偏光を透過させて入射方向と同じ方向（第１方向）に射出すると共に、分離したｓ偏光を反射型偏光変換膜２２８の方向（第２方向）に向けて反射するようになっている。
【００７２】
反射型偏光変換膜２２８は、偏光分離膜２２７の反射方向に配置されており、偏光分離部材２２７からの白色光の進行方向に対して角度β（例えばβ＝４５°）傾くように設けられている。図１４は、反射型偏光変換膜２２８の構成を示す断面図である。図１４に示すように、反射型偏光変換膜２２８は、基材２２８ａと、平坦層２２８ｂと、グリッド層２２８ｃとを主体として構成されている。
【００７３】
基材２２８ａは、例えばガラスや石英、プラスチックなど、一定の剛性を有する材料からなる部材である。
平坦層２７ｂは、基材２２８ａの表面に設けられ、光反射率の高い金属材料、ここでは銀を主成分とする層である。この平坦層２２８ｂは、光を透過させることなく反射するのに十分な厚さを有している。
【００７４】
グリッド層２２８ｃは、平坦層２２８ｂのうち偏光分離膜２２７に対向する側の表面に設けられた層であり、複数の凸部２２８ｄを主体として構成されている。各凸部２２８ｄは、平坦層２２８ｂ上に同一の方向に延在するように設けられ、所定の間隔ｄ３（例えばｄ１＝７０ｎｍ）を空けて配置されている（間隙２２８ｅ）。間隙２２８ｅには、平坦層２２８ｂが露出している。凸部２２８ｄと間隙２２８ｅとによってグリッドが形成されている。
【００７５】
凸部２２８ｄの幅（延在方向に直交する方向の寸法）はｄ４（例えばｄ２＝７０ｎｍ）となっており、ここではｄ３＝ｄ４＝７０ｎｍとなっている。したがって、凸部２２８ｄは１４０ｎｍのピッチで配列されていることになる。この凸部２２８ｄは、平坦層２２８ｂからの高さ（突出方向の寸法：グリッド深さ）ｈ４が例えば６０ｎｍ以上１４０ｎｍ以下の範囲になるように形成されている。
【００７６】
反射型偏光変換膜２２８は、ｓ偏光の入射方向に対して４５°傾いて配置されていると共に、自身に入射するｓ偏光の光軸を中心として３０°〜７５°傾いた方向にグリッドが延在するように配置されている。
【００７７】
（プロジェクタの動作）
上記のように構成されたプロジェクタＰＪ３のランプ２１１から射出された白色光及びリフレクタ２１２によって集光された白色光は、光源２１０から均一照明系２２０に入射する。均一照明系２２０へ入射した白色光は、偏光変換素子２２１によって第１実施形態と同様に（図５参照）偏光方向がｐ偏光に変換されて、第１レンズアレイ２２４に入射する。この白色光は、第１レンズアレイ２２４及び第２レンズアレイ２２５によって輝度分布が均一化され、集光レンズ２２６で集光されて、色変調部２３０へと射出される。
【００７８】
色変調部２３０に入射した白色光のうち、赤色光はダイクロイックミラー２３１ａを透過し、緑色光及び青色光はダイクロイックミラー２３１ａによって反射される。ダイクロイックミラー２３１ａを透過した赤色光は、反射ミラー２３２ａによって反射され、平行化レンズ２３５Ｒによって略平行化されて、液晶ライトバルブ２３６Ｒに入射する。ダイクロイックミラー２３１ａによって反射された緑色光及び青色光は、ダイクロイックミラー２３１ｂに入射する。このうち青色光はダイクロイックミラー２３１ｂを透過し、緑色光はダイクロイックミラー２３１ｂによって反射される。ダイクロイックミラー２３１ｂによって反射された緑色光は、平行化レンズ２３５Ｇによって略平行化されて、液晶ライトバルブ２３６Ｇに入射する。ダイクロイックミラー２３１ｂを透過した青色光は、レンズ２３３、反射ミラー２３２ｂ、リレーレンズ２３４、反射ミラー２３２ｃを経て平行化レンズ２３５Ｂに入射し、略平行化されて液晶ライトバルブ２３６Ｂに入射する。
【００７９】
液晶ライトバルブ２３６Ｒ、２３６Ｇ、２３６Ｂの入射面側の偏光板がｐ偏光を透過するものであるため、液晶ライトバルブ２３６Ｒ、２３６Ｇ、２３６Ｂに入射した赤色光、緑色光、青色光は当該液晶ライトバルブ２３６Ｒ、２３６Ｇ、２３６Ｂによって変調されて射出される。変調された赤色光、緑色光、青色光は、クロスダイクロイックプリズム２３７によって混合され、再び白色光になって射出される。この射出光は、投射レンズ２４０によってスクリーン２５０に投射され、スクリーン２５０に画像が表示されることになる。
【００８０】
本実施形態によれば、偏光分離部材２２７及び反射型偏光変換膜２２８がそれぞれ１つずつ設けられており、この一対の偏光分離部材２２７及び反射型偏光変換膜２２８によって偏光変換素子２２１が構成されていることとしたので、偏光変換素子２２１の部品点数を極めて少なくすることができる。
【００８１】
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
例えば、上記各実施形態では、偏光分離膜（偏光分離部材）を誘電体層によって構成するものとして説明したが、これに限られることは無く、例えばワイヤーグリッド偏光板を用いても構わない。ワイヤーグリッド偏光板を用いることで、反射型偏光変換膜を形成する工程で偏光分離膜のワイヤーグリッドも形成することができるので、工程数を削減することが可能となる。これにより、偏光変換素子の製造を容易にすることができる。
【００８２】
上記実施形態では、平坦層とグリッド層とで材質を共通させたが、別々の材質を組み合わせることも可能である。また、第２実施形態において、赤色光、緑色光及び青色光に用いる反射型偏光変換膜の材質をそれぞれ異なるように構成しても構わない。
【実施例】
【００８３】
本実施例では、上記実施形態における偏光変換素子を用いた場合において、反射型偏光変換膜に入射する光（入射光）及び反射型偏光変換膜によって反射される光（反射光）の光強度の比（反射光の光強度／入射光の光強度）をシミュレーションによって求めた。このシミュレーションでは、反射型偏光変換膜の凸部のピッチを１４０ｎｍ（凸部幅７０ｎｍ、凸部間隔７０ｎｍ）とし、反射型偏光変換膜（平坦層及びグリッド層）の主成分、グリッド深さ、角度φを変化させたときの反射光（青色光、緑色光、赤色光）のうち、上記実施形態におけるＹ’軸方向の成分（ｓ偏光の主成分）及びＺ’軸方向の成分（ｐ偏光の主成分）の光強度をシミュレーションによって測定した。ここでは、青色光としては波長４４０ｎｍの光を、緑色光としては波長５３２ｎｍの光を、赤色光としては波長６６０ｎｍの光をそれぞれ例に挙げて測定した。図１５〜図２０は、このシミュレーションの結果を示すグラフである。各グラフの縦軸は光強度（入射光を１としたときの相対値）を表しており、横軸はグリッド深さ（単位ｎｍ）を表している。
【００８４】
１．銀（Ａｇ）の場合
図１５及び図１６は反射型偏光変換膜の主成分を銀としたときの結果を示している。
＜青色光の場合＞
図１５（ａ）〜（ｃ）及び図１６（ａ）〜（ｃ）は、青色光（波長４４０ｎｍ）についての測定結果を示すグラフである。図１５（ａ）は角度φ＝３０°の場合、図１５（ｂ）は角度φ＝４５°の場合、図１５（ｃ）は角度φ＝５０°の場合、図１６（ａ）は角度φ＝５５°の場合、図１６（ｂ）は角度φ＝６０°の場合、図１６（ｃ）は角度φ＝７５°の場合をそれぞれ示している。各図において、実線がｐ偏光（Ｚ’軸方向）の強度比であり、破線がｓ偏光（Ｙ’軸方向）の強度比である。
【００８５】
φ＝３０°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約６０〜７５ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．４０（グリッド深さ約６５ｎｍのとき）程度になっている。これに対して、ｓ偏光の強度比は、ｐ偏光の強度比とは逆に、グリッド深さが約６０〜７５ｎｍのときに最小値を示している。この最小値は０．４０（グリッド深さ約６５ｎｍのとき）程度になっている。
【００８６】
φ＝４５°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約６０〜７５ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．６３（グリッド深さ約６５ｎｍのとき）程度になっており、φ＝３０°の場合に比べて大きな値になっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約６５ｎｍのときに最小値が０．０９程度になっている。このグラフから、φ＝４５°の場合においては、φ＝３０°の場合に比べて偏光度が各段に高くなることが読み取れる。
【００８７】
φ＝５０°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約６０〜７５ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．６５（グリッド深さ約６５ｎｍのとき）程度になっており、φ＝４５°の場合に比べてやや増加している。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約６５ｎｍのときに最小値が０．０２程度になっている。このグラフから、φ＝５０°の場合においては、φ＝３０°、４５°の場合に比べて偏光度がさらに高くなっていることが読み取れる。
【００８８】
φ＝５５°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約６０〜７５ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．６１（グリッド深さ約６５ｎｍのとき）程度になっており、φ＝３０°、４５°の場合に比べて大きいが、φ＝５０°の場合に比べて小さくなっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約６５ｎｍのときに最小値がほぼ０になっている。このグラフから、φ＝５５°の場合においては、ｓ偏光のほぼ全部がｐ偏光に変換されており、φ＝３０°、４５°、５０°の場合に比べて偏光度が大きくなっているが、φ＝５０°の場合に比べてｐ偏光の光強度がわずかに小さくなっていることが読み取れる。
【００８９】
φ＝６０°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約６０〜７５ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．５４（グリッド深さ約６５ｎｍのとき）程度になっており、φ＝３０°、４５°の場合に比べて大きいが、φ＝５０°、５５°の場合に比べて小さくなっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約６５ｎｍのときに最小値がほぼ０になっている。このグラフから、φ＝６０°の場合においては、ｓ偏光のほぼ全部がｐ偏光に変換されており、φ＝３０°、４５°の場合に比べて偏光度が大きくなっているが、φ＝５０°、５５°の場合に比べてｐ偏光の光強度が小さくなっていることが読み取れる。
【００９０】
φ＝７５°においては、上記の各場合に比べてｐ偏光の強度比が大きく減少しており、ｐ偏光の光強度が小さくなっていることが読み取れる。
【００９１】
これらのことから、青色光については、φの値を３０°よりも大きく７５°よりも小さくすることが好ましいといえる。例えば、φ＝５０°〜６０°とし、グリッド深さを６０ｎｍ〜７５ｎｍ程度にするとより好ましいといえる。
【００９２】
＜緑色光の場合＞
図１５（ｄ）〜（ｆ）及び図１６（ｄ）〜（ｆ）は、緑色光（波長５３２ｎｍ）についての測定結果を示すグラフである。図１５（ｄ）は角度φ＝３０°の場合、図１５（ｅ）は角度φ＝４５°の場合、図１５（ｆ）は角度φ＝５０°の場合、図１６（ｄ）は角度φ＝５５°の場合、図１６（ｅ）は角度φ＝６０°の場合、図１６（ｆ）は角度φ＝７５°の場合をそれぞれ示している。各図において、実線がｐ偏光（Ｚ’軸方向）の強度比であり、破線がｓ偏光（Ｙ’軸方向）の強度比である。
【００９３】
φ＝３０°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約９０ｎｍ〜１１０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．４５（グリッド深さ約１００ｎｍのとき）程度になっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さが約１００ｎｍのときに最小値を示している。この最小値は０．４０程度になっている。
【００９４】
φ＝４５°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約９０ｎｍ〜１１０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．７８（グリッド深さ約１００ｎｍのとき）程度になっており、φ＝３０°の場合に比べて大きな値になっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約１００ｎｍのときに最小値が０．０９程度になっている。このグラフから、φ＝４５°の場合においては、φ＝３０°の場合に比べて偏光度が各段に高くなっていることが読み取れる。
【００９５】
φ＝５０°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約９０ｎｍ〜１１０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．８４（グリッド深さ約１００ｎｍのとき）程度になっており、φ＝３０°、４５°の場合に比べてやや増加している。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約６５ｎｍのときに最小値がほぼ０になっている。このグラフから、φ＝５０°の場合においては、φ＝３０°、４５°の場合に比べて偏光度がさらに高くなっていることが読み取れる。
【００９６】
φ＝５５°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約９０ｎｍ〜１１０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．８２（グリッド深さ約１００ｎｍのとき）程度になっており、φ＝３０°、４５°の場合に比べて大きいが、φ＝５０°の場合に比べて小さくなっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約１００ｎｍのときに最小値がほぼ０になっている。このグラフから、φ＝５５°の場合においては、ｓ偏光のほぼ全部がｐ偏光に変換されており、φ＝３０°、４５°の場合に比べて偏光度が大きくなっているが、φ＝５０°の場合に比べてｐ偏光の光強度が小さくなっていることが読み取れる。
【００９７】
φ＝６０°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約９０ｎｍ〜１１０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．７８（グリッド深さ約１００ｎｍのとき）程度になっており、φ＝３０°、４５°の場合に比べて大きいが、φ＝５０°、５５°の場合に比べて小さくなっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約１００ｎｍのときに最小値が０．０４程度になっている。このグラフから、φ＝６０°の場合においては、φ＝３０°、４５°の場合に比べて偏光度が大きくなっているが、φ＝５０°、５５°の場合に比べると、偏光度が小さくしかもｐ偏光の光強度が小さくなっていることが読み取れる。
【００９８】
φ＝７５°においては、上記の各場合に比べて、ｐ偏光の強度比は大幅に減少しており、ｐ偏光の光強度が小さくなっていることが読み取れる。
【００９９】
これらのことから、緑色光については、φの値を３０°よりも大きく７５°よりも小さくすることが好ましいといえる。例えばφ＝５０°〜６０°とし、グリッド深さ約９０ｎｍ〜１１０ｎｍ程度にするとより好ましいといえる。
【０１００】
＜赤色光の場合＞
図１５（ｇ）〜（ｉ）及び図１６（ｇ）〜（ｉ）は、赤色光（波長６６０ｎｍ）についての測定結果を示すグラフである。図１５（ｇ）は角度φ＝３０°の場合、図１５（ｈ）は角度φ＝４５°の場合、図１５（ｉ）は角度φ＝５０°の場合、図１６（ｇ）は角度φ＝５５°の場合、図１６（ｈ）は角度φ＝６０°の場合、図１６（ｉ）は角度φ＝７５°の場合をそれぞれ示している。各図において、実線がｐ偏光（Ｚ’軸方向）の強度比であり、破線がｓ偏光（Ｙ’軸方向）の強度比である。
【０１０１】
φ＝３０°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約１１０ｎｍ〜１３０ｎｍ、約３９０ｎｍ〜４１０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は最大でも０．４８（グリッド深さ約１２０ｎｍのとき）程度になっている。ｓ偏光の強度比は、ｐ偏光の強度比とは逆に、グリッド深さが約１１０ｎｍ〜１３０ｎｍ、約３９０ｎｍ〜４１０ｎｍのときに最小値を示している。この最小値は、最小で０．４５（グリッド深さ約１２０ｎｍのとき）である。
【０１０２】
φ＝４５°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約１１０ｎｍ〜１３０ｎｍ、約４００ｎｍ〜４２０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は最大で０．８２（グリッド深さ約１２０ｎｍのとき）程度になっており、φ＝３０°の場合に比べて大きな値になっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約１２０ｎｍのときに最小値が０．０９程度になっている。このグラフから、φ＝４５°の場合においては、φ＝３０°の場合に比べて偏光度が高いことが読み取れる。
【０１０３】
φ＝５０°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約１２０ｎｍ〜１４０ｎｍ、約４１０ｎｍ〜４３０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は最大で０．８８（グリッド深さ約１３０ｎｍのとき）程度になっており、φ＝３０°、４５°の場合に比べてやや増加している。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約１３０ｎｍのときに最小値がほぼ０になっている。このグラフから、φ＝５０°の場合においては、φ＝３０°、４５°の場合に比べて偏光度が高いことが読み取れる。
【０１０４】
φ＝５５°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約１２０ｎｍ〜１４０ｎｍ、約４２０ｎｍ〜４４０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は最大で０．８８（グリッド深さ約１３０ｎｍのとき）程度になっており、φ＝５０°の場合とほぼ同等になっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約１３０ｎｍのときに最小値がほぼ０になっている。このグラフから、φ＝５５°の場合においては、ｓ偏光のほぼ全部がｐ偏光に変換されており、ｐ偏光の光強度がφ＝５０°の場合と同等になっていることが読み取れる。
【０１０５】
φ＝６０°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約約１２０ｎｍ〜１５０ｎｍ、約４４０ｎｍ〜４６０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は最大で０．８２（グリッド深さ約１３０ｎｍのとき）程度になっており、φ＝３０°の場合に比べて大きく、φ＝４５°の場合と同等であり、φ＝５０°、５５°の場合に比べて小さくなっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約１３０ｎｍのときに最小値が０．０４程度になっている。このグラフから、φ＝６０°の場合においては、φ＝３０°、４５°の場合に比べて偏光度が大きくなっているが、φ＝４５°、５０°、５５°の場合に比べると、偏光度が小さくしかもｐ偏光の光強度が小さくなっていることが読み取れる。
【０１０６】
φ＝７５°においては、上記の各場合に比べて、ｐ偏光の強度比は大幅に減少しており、ｐ偏光の光強度が小さくなっていることが読み取れる。
【０１０７】
これらのことから、赤色光については、φの値を３０°よりも大きく７５°よりも小さくすることが好ましいといえる。例えばφ＝５０°〜６０°とし、グリッド深さを１２０ｎｍ〜１４０ｎｍ程度にするとより好ましいといえる。
【０１０８】
２．アルミニウム（Ａｌ）の場合
図１７及び図１８は反射型偏光変換膜の主成分をアルミニウムとしたときの結果を示している。
＜青色光の場合＞
図１７（ａ）〜（ｃ）及び図１８（ａ）〜（ｃ）は、青色光（波長４４０ｎｍ）についての測定結果を示すグラフである。図１７（ａ）は角度φ＝３０°の場合、図１７（ｂ）は角度φ＝４５°の場合、図１７（ｃ）は角度φ＝５０°の場合、図１８（ａ）は角度φ＝５５°の場合、図１８（ｂ）は角度φ＝６０°の場合、図１８（ｃ）は角度φ＝７５°の場合をそれぞれ示している。各図において、実線がｐ偏光（Ｚ’軸方向）の強度比であり、破線がｓ偏光（Ｙ’軸方向）の強度比である。
【０１０９】
φ＝３０°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約１００〜１２０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．３８（グリッド深さ約１１０ｎｍのとき）程度になっている。ｓ偏光の強度比は、ｐ偏光の強度比とは逆に、グリッド深さが約約１００〜１２０ｎｍのときに最小値を示している。この最小値は０．４８（グリッド深さ約１１０ｎｍのとき）程度になっている。このグラフから、φ＝３０°においてはｐ偏光の強度比が低くｓ偏光がｐ偏光に変換される度合い（偏光度）が低いことが読み取れる。
【０１１０】
φ＝４５°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約９０〜１１０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．６５（グリッド深さ約１００ｎｍのとき）程度になっており、φ＝３０°の場合に比べて大きな値になっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約１００ｎｍのときに最小値が０．１４程度になっている。このグラフから、φ＝４５°の場合においては、φ＝３０°の場合に比べて偏光度が各段に高くなることが読み取れる。
【０１１１】
φ＝５０°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約９５〜１１５ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．６３（グリッド深さ約１０５ｎｍのとき）程度になっており、φ＝４５°の場合に比べてやや減少している。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約１０５ｎｍのときに最小値が０．０６程度になっている。このグラフから、φ＝５０°の場合においては、φ＝３０°、４５°の場合に比べて偏光度がさらに高くなっているものの、φ＝４５°の場合に比べてｐ偏光の強度比が小さくなっていることが読み取れる。
【０１１２】
φ＝５５°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約１００〜１２０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．５６（グリッド深さ約１１０ｎｍのとき）程度になっており、φ＝３０°の場合に比べて大きいが、φ＝４５°、５０°の場合に比べて小さくなっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約１１０ｎｍのときに最小値がほぼ０．０４程度になっている。このグラフから、φ＝５５°の場合においては、φ＝３０°、４５°、５０°の場合に比べて偏光度が大きくなっているが、φ＝４５°、５０°の場合に比べてｐ偏光の光強度が小さくなっていることが読み取れる。
【０１１３】
φ＝６０°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約１００〜１２０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．４４（グリッド深さ約１１０ｎｍのとき）程度になっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約１１０ｎｍのときに最小値が０．０２程度になっている。このグラフから、φ＝６０°の場合においては、φ＝３０°、４５°、５０°、５５°の場合に比べて偏光度が大きくなっているが、φ＝４５°、５０°、５５°の場合に比べてｐ偏光の光強度が小さくなっていることが読み取れる。
【０１１４】
φ＝７５°においては、上記の各場合に比べてｐ偏光の強度比が大きく減少しており、ｐ偏光の光強度が小さくなっていることが読み取れる。グリッド深さ１００ｎｍのときにｓ偏光の光強度の最小値がほぼ０になっており、偏光度が大きくなっていることが読み取れる。
【０１１５】
これらのことから、青色光については、φの値を３０°よりも大きく７５°よりも小さくすることが好ましいといえる。例えば、φ＝４５°〜６０°とし、グリッド深さを９０ｎｍ〜１２０ｎｍ程度にするとより好ましいといえる。
【０１１６】
＜緑色光の場合＞
図１７（ｄ）〜（ｆ）及び図１８（ｄ）〜（ｆ）は、緑色光（波長５３２ｎｍ）についての測定結果を示すグラフである。図１７（ｄ）は角度φ＝３０°の場合、図１７（ｅ）は角度φ＝４５°の場合、図１７（ｆ）は角度φ＝５０°の場合、図１８（ｄ）は角度φ＝５５°の場合、図１８（ｅ）は角度φ＝６０°の場合、図１８（ｆ）は角度φ＝７５°の場合をそれぞれ示している。各図において、実線がｐ偏光（Ｚ’軸方向）の強度比であり、破線がｓ偏光（Ｙ’軸方向）の強度比である。
【０１１７】
φ＝３０°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約１００ｎｍ〜１２０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．３８（グリッド深さ約１１０ｎｍのとき）程度になっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さが約１１０ｎｍのときに最小値を示している。この最小値は０．４９程度になっている。
【０１１８】
φ＝４５°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約１１０ｎｍ〜１３０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．４４（グリッド深さ約１２０ｎｍのとき）程度になっており、φ＝３０°の場合に比べて大きな値になっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約１２０ｎｍのときに最小値が０．２２程度になっている。このグラフから、φ＝４５°の場合においては、φ＝３０°の場合に比べて偏光度が各段に高くなっていることが読み取れる。
【０１１９】
φ＝５０°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約１２０ｎｍ〜１３０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．４２（グリッド深さ約１２５ｎｍのとき）程度になっており、φ＝３０°の場合に比べてやや増加しているが、φ＝４５°の場合に比べて減少している。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約１２０ｎｍのときに０．１６程度になっている。このグラフから、φ＝５０°の場合においては、φ＝３０°、４５°の場合に比べて偏光度は高くなっているが、ｐ偏光の強度比が小さくなっていることが読み取れる。
【０１２０】
φ＝５５°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約１００ｎｍ〜１３０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．４５（グリッド深さ約１１５ｎｍのとき）程度になっており、φ＝３０°、４５°、５０°の場合に比べて大きくなっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約１１０ｎｍのときに最小値が０．０６程度になっている。このグラフから、φ＝５５°の場合においては、上記の場合に比べて偏光度が高くなっており、ｐ偏光の光強度が大きくなっていることが読み取れる。
【０１２１】
φ＝６０°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約１１０ｎｍ〜１３０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．４２（グリッド深さ約１２０ｎｍのとき）程度になっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約１１０ｎｍのときに最小値が０．０２程度になっている。このグラフから、φ＝６０°の場合においては、上記のいずれの場合に比べても偏光度は大きくなっているが、φ＝５０°、５５°の場合に比べてｐ偏光の光強度が小さくなっていることが読み取れる。
【０１２２】
φ＝７５°においては、上記の各場合に比べて、ｐ偏光の強度比は大幅に減少していることが読み取れる。
【０１２３】
これらのことから、緑色光については、φの値を３０°よりも大きく７５°よりも小さくすることが好ましいといえる。例えばφ＝４５°〜６０°とし、グリッド深さ約１００ｎｍ〜１３０ｎｍ程度にするとより好ましいといえる。
【０１２４】
＜赤色光の場合＞
図１７（ｇ）〜（ｉ）及び図１８（ｇ）〜（ｉ）は、赤色光（波長６６０ｎｍ）についての測定結果を示すグラフである。図１７（ｇ）は角度φ＝３０°の場合、図１７（ｈ）は角度φ＝４５°の場合、図１７（ｉ）は角度φ＝５０°の場合、図１８（ｇ）は角度φ＝５５°の場合、図１８（ｈ）は角度φ＝６０°の場合、図１８（ｉ）は角度φ＝７５°の場合をそれぞれ示している。各図において、実線がｐ偏光（Ｚ’軸方向）の強度比であり、破線がｓ偏光（Ｙ’軸方向）の強度比である。
【０１２５】
φ＝３０°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約１５０ｎｍ〜１６０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．３１（グリッド深さ約１５５ｎｍのとき）程度になっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さが約１５０ｎｍ〜１６０ｎｍのときに最小値を示している。この最小値は０．４９（グリッド深さ約１５５ｎｍのとき）程度である。
【０１２６】
φ＝４５°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約１４０ｎｍ〜１６０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．４２（グリッド深さ約１５０ｎｍのとき）程度になっており、φ＝３０°の場合に比べて大きな値になっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約１５０ｎｍのときに最小値が０．２２程度になっている。このグラフから、φ＝４５°の場合においては、φ＝３０°の場合に比べて偏光度が高いことが読み取れる。
【０１２７】
φ＝５０°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約１４０ｎｍ〜１５０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．４９（グリッド深さ約１４５ｎｍのとき）程度になっており、φ＝３０°、４５°の場合に比べてわずかに増加している。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約１４５ｎｍのときに０．１５程度になっている。このグラフから、φ＝５０°の場合においては、φ＝３０°、４５°の場合に比べて偏光度が高いことが読み取れる。
【０１２８】
φ＝５５°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約１３０ｎｍ〜１５０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は最大で０．４８（グリッド深さ約１４０ｎｍのとき）程度になっており、φ＝５０°の場合に比べて大きくなっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約１４０ｎｍのときに０．０６程度になっている。このグラフから、φ＝５５°の場合においては、上記の場合に比べて、偏光度が高く、ｐ偏光の光強度が大きくなっていることが読み取れる。
【０１２９】
φ＝６０°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約１３０ｎｍ〜１５０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は最大で０．４８（グリッド深さ約１４０ｎｍのとき）程度になっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約１４０ｎｍのときにほぼ０になっている。このグラフから、φ＝６０°の場合においては、上記の場合に比べて偏光度が大きくなっているが、φ＝５５°の場合に比べると、ｐ偏光の光強度がわずかに小さくなっていることが読み取れる。
【０１３０】
φ＝７５°においては、上記の各場合に比べて、ｐ偏光の強度比が減少しており、ｐ偏光の光強度が大幅に小さくなっていることが読み取れる。
【０１３１】
これらのことから、赤色光については、φの値を３０°よりも大きく７５°よりも小さくすることが好ましいといえる。例えばφ＝４５°〜６０°とし、グリッド深さを１３０ｎｍ〜１６０ｎｍ程度にするとより好ましいといえる。
【０１３２】
３．金（Ａｕ）の場合
図１９及び図２０は反射型偏光変換膜の主成分を金としたときの結果を示している。
＜青色光の場合＞
図１９（ａ）〜（ｃ）及び図２０（ａ）〜（ｃ）は、青色光（波長４４０ｎｍ）についての測定結果を示すグラフである。図１９（ａ）は角度φ＝３０°の場合、図１９（ｂ）は角度φ＝４５°の場合、図１９（ｃ）は角度φ＝５０°の場合、図２０（ａ）は角度φ＝５５°の場合、図２０（ｂ）は角度φ＝６０°の場合、図２０（ｃ）は角度φ＝７５°の場合をそれぞれ示している。各図において、実線がｐ偏光（Ｚ’軸方向）の強度比であり、破線がｓ偏光（Ｙ’軸方向）の強度比である。
【０１３３】
φ＝３０°〜７５°にかけてｓ偏光の強度比が徐々に減少するのに対して、ｐ偏光の強度比はいずれも０．１を下回っている。これらのグラフから、φの値を大きくするにつれて偏光度が高くなるが、ｐ偏光の強度はいずれも低くなっていることが読み取れる。
【０１３４】
＜緑色光の場合＞
図１９（ｄ）〜（ｆ）及び図２０（ｄ）〜（ｆ）は、緑色光（波長５３２ｎｍ）についての測定結果を示すグラフである。図１５（ｄ）は角度φ＝３０°の場合、図１９（ｅ）は角度φ＝４５°の場合、図１９（ｆ）は角度φ＝５０°の場合、図２０（ｄ）は角度φ＝５５°の場合、図２０（ｅ）は角度φ＝６０°の場合、図２０（ｆ）は角度φ＝７５°の場合をそれぞれ示している。各図において、実線がｐ偏光（Ｚ’軸方向）の強度比であり、破線がｓ偏光（Ｙ’軸方向）の強度比である。
【０１３５】
φ＝３０°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約７５ｎｍ〜１１５ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．２８（グリッド深さ約９０ｎｍのとき）程度になっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さが約９０ｎｍのときに最小値を示している。この最小値は０．４１程度になっている。
【０１３６】
φ＝４５°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約７５ｎｍ〜１１５ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．４２（グリッド深さ約９０ｎｍのとき）程度になっており、φ＝３０°の場合に比べて大きな値になっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約９０ｎｍのときに最小値が０．１３程度になっている。このグラフから、φ＝４５°の場合においては、φ＝３０°の場合に比べて偏光度が各段に高くなっていることが読み取れる。
【０１３７】
φ＝５０°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約７５ｎｍ〜１０５ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．４２（グリッド深さ約８５ｎｍのとき）程度になっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約８５ｎｍのときに０．０６程度になっている。このグラフから、φ＝５０°の場合においては、φ＝３０°、４５°の場合に比べて偏光度は高くなっており、ｐ偏光の強度はφ＝４５°の場合とほぼ同等であることが読み取れる。
【０１３８】
φ＝５５°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約７５ｎｍ〜１０５ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．４０（グリッド深さ約８０ｎｍのとき）程度になっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約８０ｎｍのときに０．０２程度になっている。このグラフから、φ＝５５°の場合においては、上記の場合に比べて偏光度が高くなっているものの、ｐ偏光の光強度がφ＝４５°、５０°の場合に比べて小さくなっていることが読み取れる。
【０１３９】
φ＝６０°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約７５ｎｍ〜１０５ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．３５（グリッド深さ約８５ｎｍのとき）程度になっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約８５ｎｍのときにほぼ０になっている。このグラフから、φ＝６０°の場合においては、上記のいずれの場合に比べても偏光度は高くなっているが、φ＝５０°、５５°の場合に比べてｐ偏光の光強度が小さくなっていることが読み取れる。
【０１４０】
φ＝７５°においては、上記の各場合に比べて、ｐ偏光の強度比は大幅に減少していることが読み取れる。
【０１４１】
これらのことから、緑色光については、φの値を３０°よりも大きく７５°よりも小さくすることが好ましいといえる。例えばφ＝５０°〜６０°とし、グリッド深さ約７５ｎｍ〜１０５ｎｍ程度にするとより好ましいといえる。
【０１４２】
＜赤色光の場合＞
図１９（ｇ）〜（ｉ）及び図２０（ｇ）〜（ｉ）は、赤色光（波長６６０ｎｍ）についての測定結果を示すグラフである。図１９（ｇ）は角度φ＝３０°の場合、図１９（ｈ）は角度φ＝４５°の場合、図１９（ｉ）は角度φ＝５０°の場合、図２０（ｇ）は角度φ＝５５°の場合、図２０（ｈ）は角度φ＝６０°の場合、図２０（ｉ）は角度φ＝７５°の場合をそれぞれ示している。各図において、実線がｐ偏光（Ｚ’軸方向）の強度比であり、破線がｓ偏光（Ｙ’軸方向）の強度比である。
【０１４３】
φ＝３０°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約１１０ｎｍ〜１３０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．４５（グリッド深さ約１２０ｎｍのとき）程度になっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さが約１２０ｎｍのときに０．４５程度になっている。
【０１４４】
φ＝４５°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約１１０ｎｍ〜１３０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．７６（グリッド深さ約１２０ｎｍのとき）程度になっており、φ＝３０°の場合に比べて大きな値になっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約１２０ｎｍのときに最小値が０．１０程度になっている。このグラフから、φ＝４５°の場合においては、φ＝３０°の場合に比べて偏光度が高くなっていることが読み取れる。
【０１４５】
φ＝５０°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約１１０ｎｍ〜１３０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は０．８２（グリッド深さ約１２０ｎｍのとき）程度になっており、φ＝３０°、４５°の場合に比べて増加している。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約１２０ｎｍのときに０．０１程度になっている。このグラフから、φ＝５０°の場合においては、φ＝３０°、４５°の場合に比べて偏光度がさらに高くなっていることが読み取れる。
【０１４６】
φ＝５５°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約１１０ｎｍ〜１３０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は最大で０．８１（グリッド深さ約１２０ｎｍのとき）程度になっており、φ＝５０°の場合に比べてわずかに小さくなっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約１２０ｎｍのときにほぼ０になっている。このグラフから、φ＝５５°の場合においては、上記の場合に比べて、偏光度がさらに高くなっていることが読み取れる。
【０１４７】
φ＝６０°において、ｐ偏光の強度比は、グリッド深さが約１１０ｎｍ〜１３０ｎｍのときに最大値を有している。この最大値は最大で０．７６（グリッド深さ約１２０ｎｍのとき）程度になっている。ｓ偏光の強度比は、グリッド深さ約１２０ｎｍのときに０．０３程度になっている。このグラフから、φ＝６０°の場合においては、φ＝３０°、４５°の場合に比べて偏光度及びｐ偏光の強度比が大きくなっているが、φ＝５０°、５５°の場合に比べると、偏光度及びｐ偏光の強度比が小さくなっていることが読み取れる。
【０１４８】
φ＝７５°においては、上記の各場合に比べて、ｐ偏光の強度比が減少しており、ｐ偏光の光強度が大幅に小さくなっていることが読み取れる。
【０１４９】
これらのことから、赤色光については、φの値を３０°よりも大きく７５°よりも小さくすることが好ましいといえる。例えばφ＝５０°〜６０°とし、グリッド深さを１１０ｎｍ〜１３０ｎｍ程度にするとより好ましいといえる。
【図面の簡単な説明】
【０１５０】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの構成を示す図。
【図２】プロジェクタの光源及び均一照明系の構成を示す図。
【図３】偏光変換素子の構成を示す図。
【図４】反射型偏光変換膜の構成を示す図。
【図５】反射型偏光変換膜における偏光変換の様子を示す図。
【図６】偏光変換素子の製造工程の様子を示す図。
【図７】同、工程図。
【図８】同、工程図。
【図９】本発明の第２実施形態に係るプロジェクタの構成を示す図。
【図１０】プロジェクタの光源及び均一照明系の構成を示す図。
【図１１】反射型偏光変換膜の構成を示す図。
【図１２】本発明の第３実施形態に係るプロジェクタの構成を示す図。
【図１３】光源及び偏光変換素子の構成を示す図。
【図１４】反射型偏光変換膜の構成を示す図。
【図１５】反射型偏光変換膜の特性を示すグラフ。
【図１６】同、グラフ。
【図１７】同、グラフ。
【図１８】同、グラフ。
【図１９】同、グラフ。
【図２０】同、グラフ。
【符号の説明】
【０１５１】
ＰＪ１、ＰＪ２、ＰＪ３…プロジェクタ １０…光源 ２０…均一照明系 ２３…偏光変換素子 ２６…偏光分離膜 ２７…反射型偏光変換膜 ２７ｂ…平坦層 ２７ｃ…グリッド層 ２７ｄ…凸部 ２７ｅ…間隙 ３０…色変調部 ３１ａ、３１ｂ…ダイクロイックミラー ３７…クロスダイクロイックプリズム １１０…スクリーン １２１（１２１Ｒ、１２１Ｇ、１２１Ｂ）…光源 １２２（１２２Ｒ、１２２Ｇ、１２２Ｂ）…均一照明系１３２（１３２Ｒ、１３２Ｇ、１３２Ｂ）…偏光変換素子 １３５…基材 １３６…偏光分離膜 １３７（１３７Ｒ、１３７Ｇ、１３７Ｂ）…反射型偏光変換膜 １３９（１３９Ｒ、１３９Ｇ、１３９Ｂ）…平坦層 １４０（１４０Ｒ、１４０Ｇ、１３９Ｂ）…グリッド層 １４１（１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂ）…凸部 １４２（１４２Ｒ、１４２Ｇ、１４２Ｂ）…間隙 ２１０…光源 ２２０…均一照明系 ２２１…偏光変換素子 ２２７…偏光分離部材 ２２８…反射型偏光変換膜 ２２８ａ…基材 ２２８ｂ…平坦層 ２２８ｃ…グリッド層 ２２８ｄ…凸部 ２２８ｅ…間隙 ２３０…色変調部 ２４０…投射レンズ ２５０…スクリーン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる色光を発光する複数の光源と、
前記異なる色光についてそれぞれ設けられ、各色光の偏光方向を変換する複数の偏光変換素子と、
前記偏光変換素子によって偏光方向を変換された前記複数の色光を変調する複数の光変調手段と、
前記複数の光変調手段によって変調された色光を合成する色合成手段と、
前記色合成手段によって合成された光を投射する投射レンズと
を具備し、
前記偏光変換素子が、
自身に入射する光を所定の偏光方向を有する第１光成分と前記所定の偏光方向とは異なる偏光方向を有する第２光成分とに分離すると共に、前記第１光成分を第１方向へ射出し前記第２光成分を前記第１方向とは異なる第２方向へ射出する偏光分離部材と、
前記偏光分離部材の前記第２方向上に設けられ、前記偏光分離部材から射出された前記第２光成分のうち少なくとも一部の偏光方向成分を前記所定の偏光方向成分に変換すると共に当該偏光方向を変換した第２光成分を前記第１方向へ射出する偏光変換部材と
を有し、
一の前記偏光分離部材と一の前記偏光変換部材とが対をなしており、前記偏光分離部材と前記偏光変換部材との対が複数設けられている
ことを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】
前記偏光分離部材と前記偏光変換部材とが、光を透過可能な基材の内部に設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項３】
前記偏光変換部材が、
前記第２方向上に設けられ、光反射可能な材料からなる平坦層と、
前記平坦層の表面に設けられ、光反射可能な材料からなり、所定のピッチ及び所定の深さで一方向に延在するグリッド部を有するグリッド層と
を有する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２一項に記載の投射型表示装置。
【請求項４】
前記平坦層及びグリッド層が、銀、金又はアルミニウムを主成分としている
ことを特徴とする請求項３に記載の投射型表示装置。
【請求項５】
前記所定のピッチが、入射する光の波長よりも小さい値であり、
前記所定の深さが、６０ｎｍ以上１６０ｎｍ以下の範囲であり、
前記偏光変換部材の前記第２方向に対する垂直面に対して仰角４５°の方向であって当該垂直面において前記一方向に直交する方向に対して３０°よりも大きく７５°よりも小さい範囲の角度を成す方向から前記第２光成分が入射するように、前記偏光変換部材が配置されている
ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の投射型表示装置。
【請求項６】
前記異なる色光が赤色光、緑色光及び青色光であり、
前記平坦層及び前記グリッド層が銀を主成分としており、
前記赤色光について設けられる前記偏光変換素子において、前記所定の深さが１２０ｎｍ以上１４０ｎｍ以下の範囲であり、
前記緑色光について設けられる前記偏光変換素子において、前記所定の深さが９０ｎｍ以上１１０ｎｍ以下の範囲であり、
前記青色光について設けられる前記偏光変換素子において、前記所定の深さが６０ｎｍ以上７０ｎｍ以下の範囲であり、
前記垂直面において、当該垂直面に対して仰角４５°の角度を成し前記一方向に直交する方向に対して５０°以上６０°以下の範囲の角度を成す方向から前記第２光成分が入射するように、前記偏光変換部材が配置されている
ことを特徴とする請求項５に記載の投射型表示装置。
【請求項７】
前記異なる色光が赤色光、緑色光及び青色光であり、
前記平坦層及び前記グリッド層がアルミニウムを主成分としており、
前記赤色光について設けられる前記偏光変換素子において、前記所定の深さが１３０ｎｍ以上１６０ｎｍ以下の範囲であり、
前記緑色光について設けられる前記偏光変換素子において、前記所定の深さが１００ｎｍ以上１３０ｎｍ以下の範囲であり、
前記青色光について設けられる前記偏光変換素子において、前記所定の深さが９０ｎｍ以上１２０ｎｍ以下の範囲であり、
前記垂直面において、当該垂直面に対して仰角４５°の角度を成し前記一方向に直交する方向に対して４５°以上６０°以下の範囲の角度を成す方向から前記第２光成分が入射するように、前記偏光変換部材が配置されている
ことを特徴とする請求項５に記載の投射型表示装置。
【請求項８】
前記異なる色光が赤色光、緑色光及び青色光であり、
前記平坦層及び前記グリッド層が金を主成分としており、
前記赤色光について設けられる前記偏光変換素子において、前記所定の深さが１１０ｎｍ以上１３０ｎｍ以下の範囲であり、
前記緑色光について設けられる前記偏光変換素子において、前記所定の深さが７５ｎｍ以上１１５ｎｍ以下の範囲であり、
前記垂直面において、当該垂直面に対して仰角４５°の角度を成し前記一方向に直交する方向に対して５０°以上６０°以下の範囲の角度を成す方向から前記第２光成分が入射するように、前記偏光変換部材が配置されている
ことを特徴とする請求項５に記載の投射型表示装置。
【請求項９】
前記偏光分離部が、ワイヤーグリッド偏光板である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のうちいずれか一項に記載の投射型表示装置。
【請求項１】
異なる色光を発光する複数の光源と、
前記異なる色光についてそれぞれ設けられ、各色光の偏光方向を変換する複数の偏光変換素子と、
前記偏光変換素子によって偏光方向を変換された前記複数の色光を変調する複数の光変調手段と、
前記複数の光変調手段によって変調された色光を合成する色合成手段と、
前記色合成手段によって合成された光を投射する投射レンズと
を具備し、
前記偏光変換素子が、
自身に入射する光を所定の偏光方向を有する第１光成分と前記所定の偏光方向とは異なる偏光方向を有する第２光成分とに分離すると共に、前記第１光成分を第１方向へ射出し前記第２光成分を前記第１方向とは異なる第２方向へ射出する偏光分離部材と、
前記偏光分離部材の前記第２方向上に設けられ、前記偏光分離部材から射出された前記第２光成分のうち少なくとも一部の偏光方向成分を前記所定の偏光方向成分に変換すると共に当該偏光方向を変換した第２光成分を前記第１方向へ射出する偏光変換部材と
を有し、
一の前記偏光分離部材と一の前記偏光変換部材とが対をなしており、前記偏光分離部材と前記偏光変換部材との対が複数設けられている
ことを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】
前記偏光分離部材と前記偏光変換部材とが、光を透過可能な基材の内部に設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項３】
前記偏光変換部材が、
前記第２方向上に設けられ、光反射可能な材料からなる平坦層と、
前記平坦層の表面に設けられ、光反射可能な材料からなり、所定のピッチ及び所定の深さで一方向に延在するグリッド部を有するグリッド層と
を有する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２一項に記載の投射型表示装置。
【請求項４】
前記平坦層及びグリッド層が、銀、金又はアルミニウムを主成分としている
ことを特徴とする請求項３に記載の投射型表示装置。
【請求項５】
前記所定のピッチが、入射する光の波長よりも小さい値であり、
前記所定の深さが、６０ｎｍ以上１６０ｎｍ以下の範囲であり、
前記偏光変換部材の前記第２方向に対する垂直面に対して仰角４５°の方向であって当該垂直面において前記一方向に直交する方向に対して３０°よりも大きく７５°よりも小さい範囲の角度を成す方向から前記第２光成分が入射するように、前記偏光変換部材が配置されている
ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の投射型表示装置。
【請求項６】
前記異なる色光が赤色光、緑色光及び青色光であり、
前記平坦層及び前記グリッド層が銀を主成分としており、
前記赤色光について設けられる前記偏光変換素子において、前記所定の深さが１２０ｎｍ以上１４０ｎｍ以下の範囲であり、
前記緑色光について設けられる前記偏光変換素子において、前記所定の深さが９０ｎｍ以上１１０ｎｍ以下の範囲であり、
前記青色光について設けられる前記偏光変換素子において、前記所定の深さが６０ｎｍ以上７０ｎｍ以下の範囲であり、
前記垂直面において、当該垂直面に対して仰角４５°の角度を成し前記一方向に直交する方向に対して５０°以上６０°以下の範囲の角度を成す方向から前記第２光成分が入射するように、前記偏光変換部材が配置されている
ことを特徴とする請求項５に記載の投射型表示装置。
【請求項７】
前記異なる色光が赤色光、緑色光及び青色光であり、
前記平坦層及び前記グリッド層がアルミニウムを主成分としており、
前記赤色光について設けられる前記偏光変換素子において、前記所定の深さが１３０ｎｍ以上１６０ｎｍ以下の範囲であり、
前記緑色光について設けられる前記偏光変換素子において、前記所定の深さが１００ｎｍ以上１３０ｎｍ以下の範囲であり、
前記青色光について設けられる前記偏光変換素子において、前記所定の深さが９０ｎｍ以上１２０ｎｍ以下の範囲であり、
前記垂直面において、当該垂直面に対して仰角４５°の角度を成し前記一方向に直交する方向に対して４５°以上６０°以下の範囲の角度を成す方向から前記第２光成分が入射するように、前記偏光変換部材が配置されている
ことを特徴とする請求項５に記載の投射型表示装置。
【請求項８】
前記異なる色光が赤色光、緑色光及び青色光であり、
前記平坦層及び前記グリッド層が金を主成分としており、
前記赤色光について設けられる前記偏光変換素子において、前記所定の深さが１１０ｎｍ以上１３０ｎｍ以下の範囲であり、
前記緑色光について設けられる前記偏光変換素子において、前記所定の深さが７５ｎｍ以上１１５ｎｍ以下の範囲であり、
前記垂直面において、当該垂直面に対して仰角４５°の角度を成し前記一方向に直交する方向に対して５０°以上６０°以下の範囲の角度を成す方向から前記第２光成分が入射するように、前記偏光変換部材が配置されている
ことを特徴とする請求項５に記載の投射型表示装置。
【請求項９】
前記偏光分離部が、ワイヤーグリッド偏光板である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のうちいずれか一項に記載の投射型表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２００８−６５２７８（Ｐ２００８−６５２７８Ａ）
【公開日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２４６０９４（Ｐ２００６−２４６０９４）
【出願日】平成１８年９月１１日（２００６．９．１１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月１１日（２００６．９．１１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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