CN105278020A - 偏振变换元件和投影机 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够抑制偏振变换效率降低的偏振变换元件以及具备该偏振变换元件的投影机。本发明的偏振变换元件的一个方式，其特征在于，具备：第一光学块，包括：第一偏振分离膜、第一反射膜、第一面和第一光入射面；和第二光学块，包括：第二偏振分离膜、第二反射膜、第二面和第二光入射面，第一光学块和第二光学块，以第一面与第二面相对的方式接合，第一偏振分离膜，介由第一面和第二面，与第二偏振分离膜相对配置，第一偏振分离膜在第一面的从第一光入射面离开的位置终止。

Description

偏振变换元件和投影机

技术领域

本发明涉及偏振变换元件和投影机。

背景技术

例如，如专利文献1所记载，提出了偏振分离面相对设置的偏振分离单元。

专利文献1：日本特开2007-193119号公报

发明内容

在如上所述的偏振分离单元即偏振变换元件中，设计为相互相对的2个偏振分离面(偏振分离膜)在光入射面相接。

但是，有时由于制造的偏差使得相对的偏振分离面彼此在光入射面相互离开配置。在此情况下，入射到光入射面的偏振分离面彼此之间的光，不入射到偏振分离面，不进行偏振变换。因此，存在偏振分离单元的偏振变换效率降低的问题。

本发明的一个方式是鉴于上述问题点做出的，以提供能够抑制偏振变换效率降低的偏振变换元件和具备该偏振变换元件的投影机为目的之一。

本发明的偏振变换元件的一个方式，其特征在于，具备：第一光学块，包括：第一偏振分离膜、第一反射膜、第一面和第一光入射面；和第二光学块，包括：第二偏振分离膜、第二反射膜、第二面和第二光入射面，所述第一光学块和所述第二光学块，以所述第一面与所述第二面相对的方式接合，所述第一偏振分离膜，介由所述第一面和所述第二面与所述第二偏振分离膜相对配置，所述第一偏振分离膜，在所述第一面的从所述第一光入射面离开的位置终止。

根据本发明的偏振变换元件的一个方式，第一偏振分离膜在第一面的从第一光入射面离开的位置终止，所以，即使在发生了制造的偏差的情况下，也能够抑制第一偏振分离膜在第一光入射面的从第一面离开的位置终止。由此，能够抑制从与光的入射方向平行的方向来看时在第一偏振分离膜和第一面之间产生间隙。因此，根据本发明的偏振变换元件的一个方式，能够降低不入射到第一偏振分离膜的光的量，其结果是，能够抑制偏振变换效率降低。

可以设为如下构成：所述第二偏振分离膜，在所述第二面的从所述第二光入射面离开的位置终止。

根据该构成，在第二光学块中，也能够抑制第二偏振分离膜在第二光入射面的从第二面离开的位置终止。由此，能够抑制从与光的入射方向平行的方向来看时在第二偏振分离膜和第二面之间产生间隙。因此，能够降低不入射到第二偏振分离膜的光的量，能够进一步抑制偏振变换效率降低。

可以设为如下构成：所述第一偏振分离膜和所述第二偏振分离膜连接。

根据该构成，能够减少透射第一偏振分离膜和第二偏振分离膜的间隙的光的量，所以能够进一步抑制偏振变换效率降低。

可以为如下构成：在所述第一面和所述第二面之间设置反射元件。

根据该构成，即使在第一偏振分离膜的终止的位置与第一光入射面的距离和第二偏振分离膜的终止的位置与第二光入射面的距离不同的情况下，也能够抑制光透射第一偏振分离膜和第二偏振分离膜的间隙的情况。

可以设为如下构成：所述第一光学块，包括：第三偏振分离膜和第三反射膜，所述第一反射膜在所述第一光入射面终止，所述第三偏振分离膜和所述第三反射膜在所述第一光入射面终止，在所述第一光入射面的所述第一反射膜终止的位置与所述第一面的距离，小于在所述第一光入射面的所述第三偏振分离膜终止的位置与在所述第一光入射面的所述第三反射膜终止的位置的距离。

根据该构成，能够设计为：第一偏振分离膜与第一反射膜的间隔，和第三偏振分离膜与第三反射膜的间隔相互相等。由此，例如，在使用将层叠有玻璃等基板的层叠体斜向切断的制造方法的情况下，能够设为多个基板的厚度相互相同。因此，根据该构成，能够降低制造成本。

可以设为如下构成：所述第二光学块，包括：第四偏振分离膜和第四反射膜，所述第二反射膜在所述第二光入射面终止，所述第四偏振分离膜和所述第四反射膜在所述第二光入射面终止，所述第二光入射面的所述第二反射膜终止的位置与所述第二面的距离，小于所述第二光入射面的所述第四偏振分离膜终止的位置与所述第二光入射面的所述第四反射膜终止的位置的距离。

根据该构成，能够进一步降低制造成本。

可以设为如下构成：所述第一光学块，包括：第三偏振分离膜和第三反射膜，所述第一偏振分离膜和所述第一反射膜平行配置，所述第三偏振分离膜和所述第三反射膜平行配置，所述第一偏振分离膜与所述第一反射膜的间隔，大于所述第三偏振分离膜与所述第三反射膜的间隔。

根据该构成，第一光入射面的第一反射膜终止的位置与第一面的距离，和第一光入射面的第三偏振分离膜终止的位置与第一光入射面的第三反射膜终止的位置的距离保持相等，并且，能够抑制从与光的入射方向平行的方向来看时在第一偏振分离膜与第一面之间产生间隙。

可以设为如下构成：所述第二光学块，包括:第四偏振分离膜和第四反射膜，所述第二偏振分离膜和所述第二反射膜平行配置，所述第四偏振分离膜和所述第四反射膜平行配置，所述第二偏振分离膜与所述第二反射膜的间隔，大于所述第四偏振分离膜与所述第四反射膜的间隔。

根据该构成，能够抑制从与光的入射方向平行的方向来看时在第二偏振分离膜与第二面之间产生间隙。

本发明的投影机的一个方式，其特征在于，具备：上述偏振变换元件；光源；将从所述光源出射的光向所述偏振变换元件导光的透镜；调制从所述偏振变换元件出射的光的光调制元件；以及将由所述光调制元件调制的光进行投影的投影光学系统。

根据本发明的投影机的一个方式，包括上述的偏振变换元件，所以能够抑制光的利用效率降低。

附图说明

图1是表示第一实施方式的投影机的示意图。

图2是表示第一实施方式的偏振变换元件的主视图。

图3是表示第一实施方式的偏振变换元件的图，是图2的III-III剖面图。

图4是表示在第一实施方式的偏振变换元件入射了光的情况的图。

图5是表示第二实施方式的偏振变换元件的剖面图。

图6是表示第二实施方式的偏振变换元件和第一透镜阵列的图。

图7是图6的部分放大图。

图8是表示第三实施方式的偏振变换元件的剖面图。

图9是用于说明第三实施方式的偏振变换元件的效果的图。

图10是表示比较例的偏振变换元件的剖面图。

图11是表示比较例的偏振变换元件的部分放大剖面图。

符号说明

1...投影机，

2...光源，

6...投影光学系统，

33，33a，33b，33c，34...透镜，

40，140，240，340...偏振变换元件，

41，141，341...第一光学块，

41a，141a...第一光入射面，

41c，141c，341c...第一接合面(第一面)，

42，142，342...第二光学块，

42a，142a...第二光入射面，

42c，142c，342c...第二接合面(第二面)，

43a，143a，343a...中央侧偏振分离膜(第一偏振分离膜)，

43b...外侧偏振分离膜(第三偏振分离膜)，

44a，144a，344a......中央侧偏振分离膜(第二偏振分离膜)，

44b...外侧偏振分离膜(第四偏振分离膜)，

45a...中央侧反射膜(第一反射膜)，

45b...外侧反射膜(第三反射膜)，

46a...中央侧反射膜(第二反射膜)，

46b...外侧反射膜(第四反射膜)，

60...反射元件

具体实施方式

以下，参照附图，对于本发明的实施方式的投影机进行说明。

本发明的范围不限定于以下的实施方式，在本发明的技术思想的范围内能够任意变更。并且，在以下的附图中，为了容易理解各构成，有时使实际结构和各结构的比例尺和/或数量等不同。

并且，在附图中，适当示出XYZ坐标系作为三维正交坐标系，以Z轴方向作为图2和图3所示的偏振变换元件40的高度方向即图2的上下方向，以Y轴方向作为偏振变换元件40的厚度方向即图3的上下方向，以X轴方向作为偏振变换元件40的宽度方向即图2的左右方向。

(第一实施方式)

图1是表示本实施方式的投影机1的示意图。

投影机1，如图1所示，概略具备：光源2、凹透镜20、积分光学系统30、偏振变换元件40、重叠光学系统50、色分离光学系统3、光调制装置4R、光调制装置4G、光调制装置4B、合成光学系统5、投影光学系统6。

光源2向凹透镜20出射照明光WL。光源2的构成，不特别限定，在本实施方式中，光源2例如具备：超高压水银灯、金属卤化物灯、氙灯等灯；和反射灯的光的反射器。

从光源2出射的照明光WL，经由凹透镜20，入射到积分光学系统30。

积分光学系统30，用于与重叠光学系统50协同使得在被照明区域的照度分布均一化。积分光学系统30，具备：第一透镜阵列31和第二透镜阵列32。通过第一透镜阵列31和第二透镜阵列32，来自光源2的照明光WL，被导光至偏振变换元件40。偏振变换元件40，如图2所示，具备：中央光入射区域40a、光入射区域40d和光入射区域40e。对于偏振变换元件40的构成，在之后的段落详述。

第一透镜阵列31，具备奇数列包括多个透镜33的透镜列。本实施方式中，宽度方向(X轴方向)的透镜列的数为奇数。在图1中，在宽度方向排列有5个透镜列。各透镜33的宽度以及厚度一样。中央的透镜列的透镜33的光轴，通过后述的偏振变换元件40的第一光学块41与第二光学块42的接合界面。透镜33，相当于技术方案中的透镜。

第二透镜阵列32，具备奇数列包括多个透镜34的透镜列。对应于第一透镜阵列31具备的多个透镜列的数，在第二透镜阵列32中也在宽度方向排列有5个透镜列。本实施方式中，透镜34的宽度，被调整为使得从第一透镜阵列31出射的光入射到偏振变换元件40的对应的光入射区域。

在本实施方式中，第二透镜阵列32的各透镜34被设计为：来自第二透镜阵列32的中央的3个透镜列的透镜34的光在中央光入射区域40a入射，来自第二透镜阵列32的一端的透镜列的透镜34的光在光入射区域40d入射，来自另一端的透镜列的透镜34的光在光入射区域40e入射。例如，如图1所示的例子中，透镜34，随着从中央向外侧，宽度变大。

通过了积分光学系统30的照明光WL，从中央光入射区域40a、光入射区域40d和光入射区域40e入射到偏振变换元件40。偏振变换元件40，统一照明光WL的偏振方向。

通过偏振变换元件40而统一了偏振方向的照明光WL，包括多个光束。多个光束入射到重叠光学系统50。重叠光学系统50，使得从偏振变换元件40出射的多个光束在被照明区域相互重叠。重叠光学系统50，例如，包括凸透镜构成。通过积分光学系统30和重叠光学系统50，在被照明区域的照度分布均一化。从重叠光学系统50出射的照明光WL，入射于色分离光学系统3。

色分离光学系统3，用于将白色的照明光WL分离为红色光LR、绿色光LG和蓝色光LB。色分离光学系统3，概略具备：第一分色镜7a以及第二分色镜7b、第一反射镜8a、第二反射镜8b以及第三反射镜8c、和第一中继透镜9a以及第二中继透镜9b。

第一分色镜7a，具有将来自光源2的照明光WL分离为红色光LR和其他的光(绿色光LG和蓝色光LB)的功能。第一分色镜7a，透射分离了的红色光LR，并且反射其他的光(绿色光LG和蓝色光LB)。另一方面，第二分色镜7b，具有将其他的光分离为绿色光LG和蓝色光LB的功能。第二分色镜7b，反射分离了的绿色光LG，并且透射蓝色光LB。

第一反射镜8a，配置在红色光LR的光路中，向光调制装置4R反射透射了第一分色镜7a的红色光LR。另一方面，第二反射镜8b和第三反射镜8c，配置在蓝色光LB的光路中，将透射了第二分色镜7b的蓝色光LB导向光调制装置4B。

绿色光LG，由第二分色镜7b向光调制装置4G反射。

第一中继透镜9a和第二中继透镜9b，配置在蓝色光LB的光路中的第二分色镜7b的光出射侧。第一中继透镜9a和第二中继透镜9b，具有补偿以蓝色光LB的光路长比红色光LR和/或绿色光LG的光路长要长为起因的蓝色光LB的光损失的功能。

光调制装置4R，在使红色光LR通过的期间，根据图像信息调制红色光LR，形成对应于红色光LR的图像光。光调制装置4G，在使绿色光LG通过的期间，根据图像信息调制绿色光LG，形成对应于绿色光LG的图像光。光调制装置4B，在使蓝色光LB通过的期间，根据图像信息调制蓝色光LB，形成对应于蓝色光LB的图像光。

对光调制装置4R、光调制装置4G、光调制装置4B，例如使用透射型的液晶面板。并且，在液晶面板的入射侧和出射侧，配置有一对偏振板(未图示)。

在光调制装置4R、光调制装置4G、光调制装置4B的入射侧，分别配置有场透镜10R、场透镜10G、场透镜10B。场透镜10R、场透镜10G、场透镜10B，用于使分别在光调制装置4R、光调制装置4G、光调制装置4B入射的红色光LR、绿色光LG、蓝色光LB平行化。

合成光学系统5，合成对应于分别从光调制装置4R、光调制装置4G、光调制装置4B入射的红色光LR、绿色光LG、蓝色光LB的图像光，向投影光学系统6出射合成后的图像光。对合成光学系统5，例如使用十字分色棱镜。

投影光学系统6，包括投影透镜组而构成。投影光学系统6，向屏幕SCR放大投影由合成光学系统5合成的图像光。由此，在屏幕SCR上，显示放大了的彩色影像。

下面，对于偏振变换元件40详细说明。

图2是表示偏振变换元件40的主视图。图3是图2的III-III剖面图。

偏振变换元件40，如图2和图3所示，具备：第一光学块41、第二光学块42、相位差板47a、相位差板47b、相位差板48a和相位差板48b。第一光学块41和第二光学块42，后述的第一光学块41的第一接合面41c和后述的第二光学块42的第二接合面42c相对，被接合。

在以下的说明中，存在如下情况：在各个光学块的宽度方向(X轴方向)，将第一光学块41与第二光学块42的接合界面侧称为中央侧，将与接合界面相反侧称为外侧。

(第一光学块)

第一光学块41，在本实施方式中，是长方体形状。第一光学块41，例如，由玻璃等形成。

第一光学块41，具备：第一光入射面41a、第一光出射面41b、第一接合面41c、至少一个偏振分离膜和至少一个反射膜。反射膜，只要是能够反射从偏振分离膜入射的光的部件，不特别限定，能够使用金属膜、电介质多层膜等。

在本实施方式中，第一光学块41，包括：中央侧偏振分离膜43a、外侧偏振分离膜43b、中央侧反射膜45a和外侧反射膜45b。中央侧偏振分离膜43a、外侧偏振分离膜43b、中央侧反射膜45a和外侧反射膜45b，是在Z轴方向延伸的带状的部件，设置于第一光学块41的内部。以下，主要使用XY剖面图说明。

第一接合面41c，相当于技术方案中的第一面。中央侧偏振分离膜43a，相当于技术方案中的第一偏振分离膜。外侧偏振分离膜43b，相当于技术方案中的第三偏振分离膜。中央侧反射膜45a，相当于技术方案中的第一反射膜。外侧反射膜45b，相当于技术方案中的第三反射膜。

第一光入射面41a，是第一光学块41中的光入射侧(-Y侧)的面。

第一光出射面41b，是与第一光入射面41a相对的面，是第一光学块41中的光出射侧(+Y侧)的面。

第一接合面41c，与后述的第二光学块42的第二接合面42c相对，是与第二光学块42接合侧(-X侧)的面。本实施方式中，第一接合面41c，与第一光入射面41a和第一光出射面41b正交。

中央侧偏振分离膜43a，如图3所示，介由第一接合面41c和后述的第二接合面42c，与后述的第二光学块42的中央侧偏振分离膜44a相对配置。中央侧偏振分离膜43a，相对于第一光入射面41a倾斜45°设置。中央侧偏振分离膜43a的一端，与第一光出射面41b连接。中央侧偏振分离膜43a的另一端，与第一接合面41c连接。中央侧偏振分离膜43a与第一接合面41c连接的位置，是从第一光入射面41a离开距离D17的位置。换言之，中央侧偏振分离膜43a，在第一接合面41c中的从第一光入射面41a离开的位置终止。

中央侧偏振分离膜43a，透射预定的偏振方向的光，并且，反射与该预定的偏振方向不同的偏振方向的光。在本实施方式中，例如，中央侧偏振分离膜43a透射S偏振光，反射P偏振光。中央侧偏振分离膜43a，例如，包括电介质多层膜而构成。

外侧偏振分离膜43b，在本实施方式中，与中央侧偏振分离膜43a平行配置。即，外侧偏振分离膜43b，相对于第一光入射面41a倾斜45°设置。外侧偏振分离膜43b的一端，与第一光出射面41b连接。外侧偏振分离膜43b的另一端，与第一光入射面41a连接。即，外侧偏振分离膜43b，在第一光入射面41a终止。外侧偏振分离膜43b，设置于中央侧偏振分离膜43a的与第一接合面41c相反侧(+X侧)。外侧偏振分离膜43b，具有与中央侧偏振分离膜43a同样的光学特性。

在本说明书中，平行不仅仅是指部件彼此严格平行的情况，也包括在设计误差的范围内略微不同的情况。具体而言，例如，包括偏振分离膜和反射膜相对于第一光入射面41a的倾斜度的差为1°以内的范围。

中央侧反射膜45a，设置于中央侧偏振分离膜43a与外侧偏振分离膜43b之间。中央侧反射膜45a，与中央侧偏振分离膜43a平行，即相对于第一光入射面41a倾斜45°配置。中央侧反射膜45a的一端，连接于第一光出射面41b。中央侧反射膜45a的另一端，连接于第一光入射面41a。即，中央侧反射膜45a，在第一光入射面41a终止。中央侧反射膜45a，例如，是包含银(Ag)、铝(Al)等光反射率高的金属而形成的金属膜。

外侧反射膜45b，设置于外侧偏振分离膜43b的与中央侧反射膜45a相反侧(+X侧)。外侧反射膜45b，与外侧偏振分离膜43b平行，即，相对于第一光入射面41a倾斜45°配置。外侧反射膜45b的一端，连接于第一光出射面41b。外侧反射膜45b的另一端，连接于第一光入射面41a。即，外侧反射膜45b，在第一光入射面41a终止。外侧反射膜45b，与中央侧反射膜45a同样，例如，包含金属而形成。

沿Y轴方向看时，第一光出射面41b的连接有中央侧偏振分离膜43a的位置，与第一光入射面41a的连接有中央侧反射膜45a的位置重叠。沿Y轴方向看时，第一光出射面41b的连接有中央侧反射膜45a的位置，与第一光入射面41a的连接有外侧偏振分离膜43b的位置重叠。沿Y轴方向看时，第一光出射面41b的连接有外侧偏振分离膜43b的位置，与第一光入射面41a的连接有外侧反射膜45b的位置重叠。

如图2和图3所示，在第一光入射面41a的第一接合面41c与中央侧反射膜45a之间，形成有第一中央光入射区域40b。在第一光入射面41a的外侧偏振分离膜43b与外侧反射膜45b之间，形成有光入射区域40d。

本实施方式中，第一中央光入射区域40b的宽度D11a，比光入射区域40d的宽度D13小。换言之，第一光入射面41a的中央侧反射膜45a终止的位置与第一接合面41c的距离，小于第一光入射面41a的外侧偏振分离膜43b终止的位置与第一光入射面41a的外侧反射膜45b终止的位置的距离。

本实施方式中，第一中央光入射区域40b与光入射区域40d之间的间隔D12，等于光入射区域40d的宽度D13。间隔D12，是第一光入射面41a的中央侧反射膜45a终止的位置与第一光入射面41a的外侧偏振分离膜43b终止的位置的间隔。

本实施方式中，外侧偏振分离膜43b相对于第一光入射面41a倾斜45°配置，并且，沿Y轴方向来看时，第一光出射面41b的连接有外侧偏振分离膜43b的位置，与第一光入射面41a的连接有外侧反射膜45b的位置重叠。因此，光入射区域40d的宽度D13，与第一光学块41的厚度(Y轴方向的尺寸)相等。并且，因此，第一中央光入射区域40b的宽度D11a，小于第一光学块41的厚度。

如图3所示，在本实施方式中，中央侧偏振分离膜43a与中央侧反射膜45a之间的间隔D14，等于外侧偏振分离膜43b与外侧反射膜45b之间的间隔D16。中央侧反射膜45a与外侧偏振分离膜43b之间的间隔D15等于间隔D14。

(第二光学块)

第二光学块42，如图2和图3所示，在本实施方式中，是长方体形状。第二光学块42，与第一光学块41同样，例如，包括玻璃等而形成。

第二光学块42，具备：第二光入射面42a、第二光出射面42b、第二接合面42c、至少一个偏振分离膜和至少一个反射膜。反射膜，只要是能够反射从偏振分离膜入射的光的部件，不特别限定，能够使用金属膜、电介质多层膜等。

在本实施方式中，第二光学块42包括：中央侧偏振分离膜44a、外侧偏振分离膜44b、中央侧反射膜46a和外侧反射膜46b。中央侧偏振分离膜44a、外侧偏振分离膜44b、中央侧反射膜46a和外侧反射膜46b，是在Z轴方向延伸的带状部件，设置于第二光学块42的内部。以下，主要使用XY剖面图说明。

第二接合面42c，相当于技术方案中的第二面。中央侧偏振分离膜44a，相当于技术方案中的第二偏振分离膜。外侧偏振分离膜44b，相当于技术方案中的第四偏振分离膜。中央侧反射膜46a，相当于技术方案中的第二反射膜。外侧反射膜46b，相当于技术方案中的第四反射膜。

第二光入射面42a，是第二光学块42中的光入射侧(-Y侧)的面。第二光入射面42a，与第一光学块41的第一光入射面41a无台阶差地连接。

第二光出射面42b，是与第二光入射面42a相对的面，是第二光学块42中的光出射侧(+Y侧)的面。第二光出射面42b，与第一光出射面41b无台阶差地连接。

第二接合面42c，与第一接合面41c相对，是与第一光学块41接合侧(+X侧)的面。本实施方式中，第二接合面42c，与第二光入射面42a和第二光出射面42b正交。

中央侧偏振分离膜44a，相对于第二光入射面42a倾斜45°设置。中央侧偏振分离膜44a的一端，与第二光出射面42b连接。中央侧偏振分离膜44a的另一端，与第二接合面42c连接。中央侧偏振分离膜44a与第二接合面42c连接的位置，是从第二光入射面42a离开距离D17的位置。换言之，中央侧偏振分离膜44a，在第二接合面42c的从第二光入射面42a离开的位置终止。中央侧偏振分离膜44a，具有与第一光学块41的中央侧偏振分离膜43a同样的光学特性。

本实施方式中，第二接合面42c的连接中央侧偏振分离膜44a的位置与第二光入射面42a的距离，等于第一接合面41c的连接中央侧偏振分离膜43a的位置与第一光入射面41a的距离。因此，中央侧偏振分离膜44a，通过第一接合面41c与第二接合面42c相对而接合，来与中央侧偏振分离膜43a连接。

在此，在本说明书中，中央侧偏振分离膜43a和中央侧偏振分离膜44a连接，包括：在偏振变换元件40的厚度方向(Y轴方向)，第一接合面41c的连接有中央侧偏振分离膜43a的位置和第二接合面42c的连接有中央侧偏振分离膜44a的位置相互一致。并且，中央侧偏振分离膜43a和中央侧偏振分离膜44a连接，例如包括：介由用于接合第一接合面41c和第二接合面42c的粘接剂，连接中央侧偏振分离膜43a和中央侧偏振分离膜44a。

外侧偏振分离膜44b，在本实施方式中，与中央侧偏振分离膜44a平行配置。外侧偏振分离膜44b的两端，分别与第二光出射面42b和第二光入射面42a连接。即，外侧偏振分离膜44b，在第二光入射面42a终止。外侧偏振分离膜44b，设置于中央侧偏振分离膜44a的与第二接合面42c相反侧(-X侧)。外侧偏振分离膜44b，具有与第一光学块41的中央侧偏振分离膜43a同样的光学特性。

中央侧反射膜46a，设置于中央侧偏振分离膜44a与外侧偏振分离膜44b之间。外侧反射膜46b，设置于外侧偏振分离膜44b的与中央侧反射膜46a相反侧(-X侧)。中央侧反射膜46a和外侧反射膜46b，与中央侧偏振分离膜44a和外侧偏振分离膜44b平行配置。中央侧反射膜46a的两端，分别与第二光出射面42b以及第二光入射面42a连接。外侧反射膜46b的两端，分别与第二光出射面42b以及第二光入射面42a连接。即，中央侧反射膜46a和外侧反射膜46b，在第二光入射面42a终止。中央侧反射膜46a和外侧反射膜46b，与第一光学块41的中央侧反射膜45a同样，例如，包含金属而形成。

如图2和图3所示，在第二光入射面42a的第二接合面42c与中央侧反射膜46a之间，形成有第二中央光入射区域40c。在第二光入射面42a的外侧偏振分离膜44b与外侧反射膜46b之间，形成有光入射区域40e。本实施方式中，第二中央光入射区域40c的宽度D11b，等于第一光学块41的第一中央光入射区域40b的宽度D11a。

第一光学块41的第一中央光入射区域40b，与第二光学块42的第二中央光入射区域40c连接，形成中央光入射区域40a。中央光入射区域40a的宽度D11，因为第一中央光入射区域40b的宽度D11a和第二中央光入射区域40c的宽度D11b小于光入射区域40d的宽度D13，所以其不到光入射区域40d的宽度D13的两倍。

本实施方式中，第一光学块41和第二光学块42相对于第一接合面41c与第二接合面42c的边界对称地设置。即，在本实施方式中，中央侧偏振分离膜44a、外侧偏振分离膜44b、中央侧反射膜46a以及外侧反射膜46b，相对于第一接合面41c与第二接合面42c的边界，分别与中央侧偏振分离膜43a、外侧偏振分离膜43b、中央侧反射膜45a以及外侧反射膜45b对称地设置。因此，第二光学块42中包括的各光学元件彼此的位置关系，与上述第一光学块41中的各光学元件的位置关系相同。

(相位差板)

相位差板47a，如图3所示，在第一光学块41的第一光出射面41b的中央侧偏振分离膜43a与中央侧反射膜45a之间设置。相位差板47b，在第一光出射面41b的外侧偏振分离膜43b与外侧反射膜45b之间设置。相位差板48a，在第二光学块42的第二光出射面42b的中央侧偏振分离膜44a与中央侧反射膜46a之间设置。相位差板48b，在第二光出射面42b的外侧偏振分离膜44b与外侧反射膜46b之间设置。

相位差板47a例如是λ/2板。相位差板47a，使透射的光的相位差以半波长的量错开，改变光的偏振方向。即，入射于相位差板47a的S偏振光成为P偏振光出射，入射于相位差板47a的P偏振光成为S偏振光出射。相位差板47b、相位差板48a和相位差板48b，具有与相位差板47a相同的光学特性。

图4是表示入射于偏振变换元件40的光的行进方式的剖面图。在图4中，作为入射于偏振变换元件40的光，示出光L1、光L2和光L3。光L1是在中央光入射区域40a入射的光。光L2是在第一光学块41的光入射区域40d入射的光。光L3是在第二光学块42的光入射区域40e入射的光。

本实施方式中，光L1是从图1所示的第一透镜阵列31具备的中央的3个透镜列的透镜33介由第二透镜阵列32入射于偏振变换元件40的光。光L2是从第一透镜阵列31的一端的透镜列的透镜33介由第二透镜阵列32入射于偏振变换元件40的光。光L3是从第一透镜阵列31的另一端的透镜列的透镜33介由第二透镜阵列32入射于偏振变换元件40的光。

如图4所示，以入射于中央光入射区域40a的光L1中的入射于第一中央光入射区域40b的光作为光L1b。光L1b入射于中央侧偏振分离膜43a。光L1b中的P偏振分量，透射中央侧偏振分离膜43a，作为光L11a从第一光出射面41b出射。光L1b中的S偏振分量，通过中央侧偏振分离膜43a朝向中央侧反射膜45a弯曲90°反射，入射于中央侧反射膜45a。入射于中央侧反射膜45a的S偏振分量，再次弯曲90°，介由第一光出射面41b入射于相位差板47a。入射于相位差板47a的S偏振分量，变换为P偏振分量，作为光L12a，按与光L11a相同的方向(Y轴方向)出射。

以光L1中的入射于第二中央光入射区域40c的光作为光L1c。光L1c，入射于中央侧偏振分离膜44a，与上述的情况同样，作为P偏振光即光L11b和光L12b，从偏振变换元件40按相同方向(Y轴方向)出射。光L2也同样，作为P偏振光即光L21以及光L22，从偏振变换元件40出射。光L3也同样，作为P偏振光即光L31以及光L32，从偏振变换元件40出射。

如上所述，入射于偏振变换元件40的光，变换为P偏振光出射。

根据本实施方式，中央侧偏振分离膜43a，在第一接合面41c上的从第一光入射面41a离开的位置终止，所以能够抑制光的利用效率降低。以下，详细说明。

图10是表示比较例的偏振变换元件440的剖面图。图11是表示偏振变换元件440的部分放大剖面图。

以下的说明中，有时对于与上述实施方式相同的构成适当通过标记相同的符号等而省略说明。

偏振变换元件440，如图10所示，具备：第一光学块441和第二光学块442。

第一光学块441包括：第一光入射面441a、第一光出射面441b、第一接合面441c、中央侧偏振分离膜443a。

第二光学块442包括：第二光入射面442a、第二光出射面442b、第二接合面442c、中央侧偏振分离膜444a。

第一光学块441和第二光学块442，以第一接合面441c和第二接合面442c相对的方式接合。在第一光入射面441a的连接有中央侧反射膜45a的位置与第二光入射面442a的连接有中央侧反射膜46a的位置之间，形成有中央光入射区域440a。

在偏振变换元件440中，中央侧偏振分离膜443a设计为，连接于第一光入射面441a与第一接合面441c的交点，中央侧偏振分离膜444a设计为，连接于第二光入射面442a与第二接合面442c的交点。

此处，在比较例的偏振变换元件440中，由于制造的偏差，如图11所示，有时中央侧偏振分离膜443a连接于第一光入射面441a的从第一接合面441c离开的位置，有时中央侧偏振分离膜444a连接于第二光入射面442a的从第二接合面442c离开的位置。在图11中，表示了下述情况：中央侧偏振分离膜443a连接于第一光入射面441a的从第一接合面441c离开的位置，并且中央侧偏振分离膜444a连接于第二光入射面442a的从第二接合面442c离开的位置。

在如此的情况中，在中央侧偏振分离膜443a与中央侧偏振分离膜444a之间即在中央光入射区域440a的中央部，形成间隙471。因此，入射于中央光入射区域440a的光中的通过间隙471的光，不入射于偏振分离膜，从第一光出射面441b或者第二光出射面442b出射，所以不进行偏振变换。因此，有时偏振变换元件440的偏振变换效率降低。

相对于此，根据本实施方式，中央侧偏振分离膜43a，在第一接合面41c的从第一光入射面41a离开的位置连接，中央侧偏振分离膜44a，在第二接合面42c的从第二光入射面42a离开的位置连接。因此，即使在发生了制造的偏差的情况下，也能抑制中央侧偏振分离膜43a在第一光入射面41a的从第一接合面41c离开的位置连接或者中央侧偏振分离膜44a在第二光入射面42a的从第二接合面42c离开的位置连接，难以在中央光入射区域40a产生间隙。因此，根据本实施方式，能够降低入射于偏振变换元件40的中央光入射区域40a的光中不进行偏振变换的分量，其结果是，能够抑制偏振变换元件40的偏振变换效率降低。

此外，在本实施方式中，在中央光入射区域40a，入射由第一透镜阵列31的透镜33中的中央的3个透镜列的透镜聚光的光L1。因此，来自中央的透镜列的透镜33的光入射于中央光入射区域40a的中央部。在本实施方式中，能够避免上述那样在中央光入射区域40a的中央部产生间隙或者能够减小在中央光入射区域40a的中央部产生的间隙。因此，在从第一透镜阵列31的中央的3个透镜列对于中央光入射区域40a入射光的构成中，效果尤其好。换言之，在从1个透镜33出射的光入射于第一中央光入射区域40b和第二中央光入射区域40c的构成中，效果尤其好。

此外，根据本实施方式，第一中央光入射区域40b的宽度D11a小于光入射区域40d的宽度D13。因此，如本实施方式那样，能够使得中央侧偏振分离膜43a与中央侧反射膜45a的间隔D14等于外侧偏振分离膜43b与外侧反射膜45b的间隔D16。

作为偏振变换元件40的制造方法的一例，列举下述方法：在各个之间交互夹着反射膜和偏振分离膜，层叠包含玻璃等的多个基板，来形成层叠体，将该层叠体相对于基板的主面斜向切断来进行制造。在使用这样的制造方法的情况下，中央侧偏振分离膜43a与中央侧反射膜45a的间隔D14、外侧偏振分离膜43b与外侧反射膜45b的间隔D16，分别为层叠的基板的厚度。因此，通过使得间隔D14和间隔D16相同，能够使用相同厚度的基板作为层叠的多个基板。因此，根据本实施方式，在使用上述制造方法的情况下，能够降低偏振变换元件40的制造成本。

此外，根据本实施方式，中央侧反射膜45a与外侧偏振分离膜43b的间隔D15等于中央侧偏振分离膜43a与中央侧反射膜45a的间隔D14。因此，在使用上述制造方法的情况下，能够进一步降低制造成本。

此外，根据本实施方式，第一光学块41和第二光学块42相对于第一接合面41c与第二接合面42c的边界对称地设置。因此，能够提高从偏振变换元件40出射的光的对称性。

此外，根据本实施方式的投影机1，具备能够抑制偏振变换效率降低的偏振变换元件40，所以能够抑制光的利用效率降低。

在本实施方式中，也可以采用以下构成。

在本实施方式中，也可以是：中央侧偏振分离膜43a在第一光学块41的第一接合面41c终止的位置与中央侧偏振分离膜44a在第二光学块42的第二接合面42c终止的位置，在厚度方向错开。即，可以是中央侧偏振分离膜43a和中央侧偏振分离膜44a不连接。

此外，在本实施方式中，可以是第二光学块42的中央侧偏振分离膜44a与第二光入射面42a连接。

此外，在上述说明中，设为对中央光入射区域40a入射从3个透镜列出射的光的构成，但不限于此。在本实施方式中，例如，可以是对中央光入射区域40a入射从1个透镜列出射的光，也可以是入射从5个以上的奇数列的透镜列出射的光。

(第二实施方式)

第二实施方式，相对于第一实施方式不同点在于：中央侧偏振分离膜与中央侧反射膜的间隔大于外侧偏振分离膜与外侧反射膜的间隔。

在下面的说明中，有时对于与上述实施方式同样的构成通过适当标记相同的符号等而省略说明。

图5是表示本实施方式的偏振变换元件140的剖面图。

本实施方式的偏振变换元件140，如图5所示，具备：第一光学块141、第二光学块142、相位差板147a和相位差板148a。

相位差板147a和相位差板148a，与第一实施方式中的相位差板47a和相位差板48a同样。

第一光学块141包括：第一光入射面141a、第一光出射面141b、第一接合面141c和中央侧偏振分离膜143a。

第一接合面141c相当于技术方案中的第一面。中央侧偏振分离膜143a相当于技术方案中的第一偏振分离膜。

第二光学块142包括：第二光入射面142a、第二光出射面142b、第二接合面142c和中央侧偏振分离膜144a。

第二接合面142c相当于技术方案中的第二面。中央侧偏振分离膜144a相当于技术方案中的第二偏振分离膜。

第一光入射面141a与第一实施方式的第一光入射面41a同样。第一光出射面141b与第一实施方式的第一光出射面41b同样。第一接合面141c与第一实施方式的第一接合面41c同样。

第二光入射面142a与第一实施方式的第二光入射面42a同样。第二光出射面142b与第一实施方式的第二光出射面42b同样。第二接合面142c与第一实施方式的第二接合面42c同样。

中央侧偏振分离膜143a和中央侧偏振分离膜144a，与第一实施方式的中央侧偏振分离膜43a和中央侧偏振分离膜44a同样配置。第一接合面141c和第二接合面142c中终止的位置，为从第一光入射面141a和第二光入射面142a离开距离D27的位置。

第一光学块141和第二光学块142，与第一实施方式同样地，第一接合面141c与第二接合面142c相对地接合。第一光学块141和第二光学块142，相对于第一接合面141c与第二接合面142c的边界对称地设置。因此，在以下的说明中，有时作为代表仅对第一光学块141进行说明。

在第一光入射面141a的第一接合面141c与中央侧反射膜45a之间，形成有第一中央光入射区域140b。在本实施方式中，第一中央光入射区域140b的宽度D21a等于光入射区域40d的宽度D13。换言之，第一光入射面141a的中央侧反射膜45a终止的位置与第一接合面141c的距离，等于第一光入射面141a的外侧偏振分离膜43b终止的位置与第一光入射面141a的外侧反射膜45b终止的位置的距离。

在本实施方式中，第一光入射面141a的外侧反射膜45b终止的位置与第一光入射面141a的外侧(+X侧)的端部的距离，等于第一中央光入射区域140b的宽度D21a。在本实施方式中，中央侧反射膜45a、外侧偏振分离膜43b和外侧反射膜45b，以将第一光入射面141a在宽度方向(X轴方向)4等分的方式连接于第一光入射面141a。

在第二光入射面142a的第二接合面142c与中央侧反射膜46a之间，形成有第二中央光入射区域140c。第二中央光入射区域140c的宽度D21b等于第一中央光入射区域140b的宽度D21a。因此，由第一中央光入射区域140b和第二中央光入射区域140c形成的中央光入射区域140a的宽度D21，为光入射区域40d的宽度D13的两倍。

在本实施方式中，中央侧偏振分离膜143a与中央侧反射膜45a之间的间隔D24，大于外侧偏振分离膜43b与外侧反射膜45b之间的间隔D16。

第一光出射面141b的连接有中央侧偏振分离膜143a的位置与第一光入射面141a的连接有中央侧反射膜45a的位置，在偏振变换元件140的宽度方向(X轴方向)离开距离D28。在本实施方式中，距离D28设定为，从第一透镜阵列31入射于第一中央光入射区域140b的光整体入射于中央侧偏振分离膜143a。下面详细说明。

图6是表示偏振变换元件140和第一透镜阵列31的图。图7是图6的部分放大图。第二透镜阵列32对偏振变换元件140中的光的强度分布不怎么影响，所以在图6和图7中，省略第二透镜阵列32的图示。

在本实施方式中，如图6所示，对中央光入射区域140a，入射从第一透镜阵列31的中央的透镜列的透镜33a、透镜33a的两侧相邻的透镜列的透镜33b和透镜33c出射的光。距离D28设定为，如图6和图7所示的光L4入射于中央侧偏振分离膜143a。

光L4是从透镜33b的外侧(+X侧)的端部出射、入射于中央光入射区域140a的外侧(+X侧)的端部即第一中央光入射区域140b的外侧(+X侧)的端部的光。光L4入射于中央侧偏振分离膜143a的情况下，从透镜33a、透镜33b、透镜33c入射于第一中央光入射区域140b的光，全部入射于中央侧偏振分离膜143a。

光L4入射于中央光入射区域140a的角度θ1由下面的(式1)和(式2)表示。

(式1)θ1＝atan((W5-D21a)/W3)

(式2)W5＝1.5·W1/N

W1是第一透镜阵列31的透镜33整体的宽度(X轴方向的尺寸)。W3是透镜33与偏振变换元件140的间隔。W5是从透镜33b的外侧(+X侧)的端部到透镜33a的光轴的距离。N为透镜列的数目，在本实施方式中为5。在本实施方式中，透镜33a的光轴通过第一光学块141与第二光学块142的接合界面，所以距离W5为透镜33的宽度的1.5倍。

此外，在本实施方式中，如上所述，第一光入射面141a被4等分，所以第一中央光入射区域140b的宽度D21a由以下的(式3)表示。

(式3)D21a＝W2/(2·(N-1))

W2是偏振变换元件140的宽度(X轴方向的尺寸)。

光L4以角度θ1入射于第一光学块141时被折射，以角度θ2在第一光学块141内行进。折射后的光L4的角度θ2由以下的(式4)表示。

(式4)θ2＝asin(sinθ1/n)

n是偏振变换元件140中的第一光学块141相对于空气的相对折射率。

如图7所示，以角度θ2在第一光学块141内行进的光L4，从第一光出射面141b出射。光L4在第一光入射面141a的入射位置与光L4在第一光出射面141b的出射位置的宽度方向(X轴方向)的距离Dmax，由以下(式5)表示。

(式5)Dmax＝W4·tanθ2

W4是偏振变换元件140即第一光学块141的厚度(Y轴方向的尺寸)。

在本实施方式中，距离D28设定为距离Dmax以下。通过这样设定距离D28，从第一透镜阵列31入射于中央光入射区域140a的第一中央光入射区域140b的光整体，入射于中央侧偏振分离膜143a。

在此，在本实施方式中，第一中央光入射区域140b的宽度D21a等于光入射区域40d的宽度D13，光入射区域40d的宽度D13，如在第一实施方式中所述，等于第一光学块41的厚度(Y轴方向的尺寸)。由此，第一中央光入射区域140b的宽度D21a等于第一光学块41的厚度。此外，中央侧偏振分离膜143a相对于第一光入射面141a倾斜45°。因此，在本实施方式中，距离D28等于距离D27。因此，在本实施方式中，在第一接合面141c中的中央侧偏振分离膜143a终止的位置与第一光入射面141a的距离D27设定为距离Dmax以下。

根据本实施方式，与第一实施方式同样，能够抑制偏振变换元件的偏振变换效率降低。

此外，根据本实施方式，中央侧偏振分离膜143a与中央侧反射膜45a的间隔D24大于外侧偏振分离膜43b与外侧反射膜45b的间隔D16，所以如本实施方式所述，能够将第一中央光入射区域140b的宽度D21a和光入射区域40d的宽度D13设定为相等。由此，省去配合各光入射区域地设计利用积分光学系统30入射于偏振变换元件140的光的角度的麻烦。

此外，在光入射区域的宽度狭小的情况下，必须利用积分光学系统30增大光的角度。因此，角度大的光容易入射于偏振变换元件，从偏振变换元件出射的光有可能不被其他的光学部件接受，导致投影机的光的利用效率降低。

相对于此，根据本实施方式，由于能够使得第一中央光入射区域140b的宽度D21a等于光入射区域40d的宽度D13，所以能够抑制第一中央光入射区域140b的宽度D21a小于其他的光入射区域的宽度。由此，根据本实施方式，能够抑制偏振变换元件的偏振变换效率降低，并且抑制投影机的光的利用效率降低。

(第三实施方式)

第三实施方式，相对于第一实施方式的不同点在于，在第一光学块41与第二光学块42之间设置有反射元件60。

在下面的说明中，有时对于与上述实施方式同样的构成通过适当标记相同的符号等来省略说明。

图8是表示本实施方式的偏振变换元件240的剖面图。

偏振变换元件240，如图8所示，具备反射元件60。

反射元件60设置在第一光学块41的第一接合面41c与第二光学块42的第二接合面42c之间。即，第一光学块41和第二光学块42，使得第一接合面41c与第二接合面42c相对，介由反射元件60接合。

反射元件60，例如包含银(Ag)、铝(Al)等光反射率高的金属等而构成，反射入射后的光。

在第一光入射面41a的中央侧反射膜45a的连接位置与第二光入射面42a的中央侧反射膜46a的连接位置之间，形成有中央光入射区域240a。

根据本实施方式，能够进一步抑制偏振变换效率降低。

图9是用于说明本实施方式的效果的图。图9所示的偏振变换元件340，例如是在第一实施方式的偏振变换元件中由于制造的偏差使得相对的中央侧偏振分离膜彼此不连接的情况。

如图9所示，偏振变换元件340具备：第一光学块341和第二光学块342。

第一光学块341包括：第一接合面341c和中央侧偏振分离膜343a。

第二光学块342包括：第二接合面342c和中央侧偏振分离膜344a。

第一接合面341c中的中央侧偏振分离膜343a终止的位置与第二接合面342c中的中央侧偏振分离膜344a终止的位置，在厚度方向(Y轴方向)不同。因此，在第一接合面341c与第二接合面342c的边界形成间隙370。在这样的情况下，例如，在对偏振变换元件340入射角度大的光时，如图9所示的光L5那样，有可能透射间隙370。透射间隙370的光L5，不入射于中央侧偏振分离膜343a和中央侧偏振分离膜344a，故不进行偏振变换。

相对于此，根据本实施方式，如图8所示，由于在第一光学块41与第二光学块42之间设置有反射元件60，所以即使由于制造的偏差产生了间隙370的情况下，入射于间隙370的光由反射元件60反射，容易入射于中央侧偏振分离膜43a或中央侧偏振分离膜44a。因此，根据本实施方式，能够减少入射于中央光入射区域240a的光中不进行偏振变换的分量，能够进一步抑制偏振变换效率的降低。

在上述说明的实施方式中，设为反射元件60在第一接合面41c与第二接合面42c之间整体设置的构成，但不限于此。在本实施方式中，也可以是反射元件60在第一接合面41c与第二接合面42c之间的一部分设置的构成。

在上述说明的实施方式中，设为第一透镜阵列31和第二透镜阵列32分别具备奇数的透镜列即5列的构成，但本发明的适用范围不限于此。本发明也能够适用于第一透镜阵列31和第二透镜阵列32具备偶数透镜列的构成的投影机。

Claims (9)

1.一种偏振变换元件，其特征在于，具备：

第一光学块，其包括：第一偏振分离膜、第一反射膜、第一面和第一光入射面；和

第二光学块，其包括：第二偏振分离膜、第二反射膜、第二面和第二光入射面，

所述第一光学块和所述第二光学块，以所述第一面与所述第二面相对的方式接合，

所述第一偏振分离膜，介由所述第一面和所述第二面，与所述第二偏振分离膜相对配置，

所述第一偏振分离膜，在所述第一面的从所述第一光入射面离开的位置终止。

2.如权利要求1所述的偏振变换元件，其特征在于，

所述第二偏振分离膜，在所述第二面的从所述第二光入射面离开的位置终止。

3.如权利要求2所述的偏振变换元件，其特征在于，

所述第一偏振分离膜和所述第二偏振分离膜连接。

4.如权利要求1或2所述的偏振变换元件，其特征在于，

在所述第一面与所述第二面之间设置有反射元件。

5.如权利要求1至4中任一项所述的偏振变换元件，其特征在于，

所述第一光学块包括第三偏振分离膜和第三反射膜，

所述第一反射膜在所述第一光入射面终止，

所述第三偏振分离膜和所述第三反射膜，在所述第一光入射面终止，

所述第一光入射面的所述第一反射膜终止的位置与所述第一面的距离，小于所述第一光入射面的所述第三偏振分离膜终止的位置与所述第一光入射面的所述第三反射膜终止的位置的距离。

6.如权利要求5所述的偏振变换元件，其特征在于，

所述第二光学块包括第四偏振分离膜和第四反射膜，

所述第二反射膜在所述第二光入射面终止，

所述第四偏振分离膜和所述第四反射膜，在所述第二光入射面终止，

所述第二光入射面的所述第二反射膜终止的位置与所述第二面的距离，小于所述第二光入射面的所述第四偏振分离膜终止的位置与所述第二光入射面的所述第四反射膜终止的位置的距离。

7.如权利要求1至4中任一项所述的偏振变换元件，其特征在于，

所述第一光学块包括第三偏振分离膜和第三反射膜，

所述第一偏振分离膜与所述第一反射膜平行配置，

所述第三偏振分离膜与所述第三反射膜平行配置，

所述第一偏振分离膜与所述第一反射膜的间隔，大于所述第三偏振分离膜与所述第三反射膜的间隔。

8.如权利要求7所述的偏振变换元件，其特征在于，

所述第二光学块包括第四偏振分离膜和第四反射膜，

所述第二偏振分离膜与所述第二反射膜平行配置，

所述第四偏振分离膜与所述第四反射膜平行配置，

所述第二偏振分离膜与所述第二反射膜的间隔，大于所述第四偏振分离膜与所述第四反射膜的间隔。

9.一种投影机，其特征在于，具备：

权利要求1至8中任一项所述的偏振变换元件；

光源；

将从所述光源出射的光向所述偏振变换元件导光的透镜；

调制从所述偏振变换元件出射的光的光调制元件；和

对通过所述光调制元件调制后的光进行投影的投影光学系统。