JP7003411B2 - 偏光変換素子及びプロジェクター - Google Patents

Description

本発明は、偏光変換素子及びプロジェクターに関する。

従来、光源装置から出射された光を一種の直線偏光に変換して、液晶パネルによる画像形成において光源装置から出射された光の利用効率を向上させる偏光変換素子（偏光照明光学素子）を有するプロジェクターが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に記載のプロジェクターが有する偏光照明光学素子は、偏光ビームスプリッタアレイと、当該偏光ビームスプリッタアレイの光出射面側に一定間隔を空けて接合された位相差板（特許文献１でいう偏光変換素子）とから構成されている。この偏光ビームスプリッタアレイは、断面が平行四辺形の縦長のプリズムロッドを複数本並列させて接合したもので、互いの接合面には、誘電体多層膜からなる偏光分離膜と、金属膜からなる反射膜とが交互に形成されている。これらプリズムロッドは、入射面の法線に対して偏光分離膜及び反射膜が４５°の傾きを持つように整形されている。

偏光分離膜は、プリズムロッドの入射面に入射された無偏光の照明光のうち、ｐ偏光の直線偏光（ｐ偏光光）を透過させ、ｓ偏光の直線偏光（ｓ偏光光）を反射させる。偏光分離膜を透過したｐ偏光光は、プリズムロッドを通って出射面から出射され、偏光分離膜にて反射されたｓ偏光光は、反射膜にて反射されて、位相差板に入射される。
位相差板は、入射される光の偏光方向を９０°回転させる１／２波長板としての機能を有し、当該位相差板を通過する間に、ｓ偏光光は、ｐ偏光光に変換される。

このような偏光照明光学素子が有する各プリズムロッドの入射面には、一対のマルチレンズ（レンズアレイ）によって分離された複数の照明光が入射される。そして、当該偏光照明光学素子にて偏光方向が揃えられた直線偏光は、照明レンズによって、青色光、緑色光及び赤色光に応じて設けられた液晶パネルに重畳される。なお、照明レンズから出射された照明光は、複数のダイクロイックミラーによって、青色光、緑色光及び赤色光に分離され、各色光は、それぞれ対応する液晶パネルに入射される。そして、各液晶パネルによって変調された各色光は、クロスダイクロイックプリズムにて合成され、フルカラーの画像光として、投射レンズによって投射される。

特開２０１０－２３０８５７号公報

位相差板として、例えば、それぞれ結晶軸（光学軸）の向きが異なる２枚の水晶板を重ね合わせて構成され、互いに交差する進相軸及び遅相軸を有するものが挙げられる。このような位相差板は、可視光域の全てを理想的なλ／２となるようなリタデーション（位相遅延）を実現することはできない他、光の入射角によって偏光変換効率が変動するという問題がある。

具体的に、光入射面に対する直交方向に光が入射される場合の位相差板の偏光変換効率を基準効率とすると、位相差板の光入射面に傾斜して光が入射される場合の偏光変換効率は、基準効率に対して短波長側又は長波長側にシフトする。
例えば、光入射面の法線に沿って光入射側から位相差板を見て、当該光入射面に傾斜して入射される光の光路が遅相軸に沿う場合、当該位相差板の偏光変換効率は、上記基準効率に比べて短波長側にシフトする。
一方、同じく光入射面の法線に沿って光入射側から位相差板を見て、当該光入射面に傾斜して入射される光の光路が遅相軸に対する直交方向に沿う場合、当該位相差板の偏光変換効率は、上記基準効率に比べて長波長側にシフトする。
この偏光変換効率のシフト量は、光入射面に対する光の入射角が大きくなるに従って大きくなる。
このように、偏光変換効率が光の入射角に応じて変動することによって、光入射面に対して傾斜して入射された光に、期待するリタデーションを付与させることができなくなり、ｐ偏光及びｓ偏光のうち、一方から他方に変換される光量が低下する。

このような位相差板を有する上記偏光照明光学素子を通過した照明光が、液晶パネルの前段に設けられる偏光板に入射されると、当該偏光板を通過する方向に偏光方向が回転されなかった光が遮蔽される。このため、偏光照明光学素子から出射された光が複数の色光に分離され、当該複数の色光が、対応する液晶パネルに偏光板を介して入射される場合、当該液晶パネルによって変調された各色光により形成される画像に、色むらが発生するという問題がある。
このような位相差板に対する光の入射角による問題は、より多くの水晶板（例えば４枚の水晶板）を重ねて構成した位相差板によって緩和させることができる。しかしながら、当該位相差板は、製造が複雑である他、高価であるという問題がある。

本発明は、照度むらの発生を抑制できる偏光変換素子及びプロジェクターを提供することを目的の１つとする。

本発明の第１態様に係る偏光変換素子は、第１方向に沿って交互に配置される複数の偏光分離層及び複数の反射層と、複数の位相差層と、を有し、前記複数の偏光分離層は、入射される光のうち第１偏光光を前記第１方向に沿って反射させ、第２偏光光を前記第１方向に直交する第２方向に沿って透過させ、前記複数の反射層は、前記複数の偏光分離層のうち対応する偏光分離層にて反射された前記第１偏光光を、前記第２方向に沿うように反射させ、前記複数の位相差層は、前記複数の反射層にて反射された前記第１偏光光、及び、前記複数の偏光分離層を透過した前記第２偏光光のうち一方の偏光光の光路に設けられ、入射される前記一方の偏光光を他方の偏光光に変換し、前記複数の位相差層のうち少なくとも１つの位相差層の遅相軸の方向と、他の位相差層の遅相軸の方向とは、前記第１方向及び前記第２方向のそれぞれに直交する第３方向に沿う軸を中心として線対称であることを特徴とする。

なお、以下の説明では、遅相軸の方向が上記軸を中心として線対称となる２種類の位相差層のうち、一方の位相差層を第１位相差層とし、他方の位相差層を第２位相差層とする。また、各位相差層の光入射面の法線に沿って当該光入射面に光が入射された場合（入射角が０°の場合）の偏光変換効率を、基準効率とする。この基準効率は、各位相差層で略同じである。

ここで、第１位相差層及び第２位相差層のそれぞれの光入射面に、ある入射角で傾斜した光が入射された場合の偏光変換効率は、第１位相差層と第２位相差層とで互いに反対方向にシフトする。
例えば、光入射面の法線に沿って光入射側から位相差層を見て、当該位相差層の光入射面に傾斜して入射される光の光路が第１位相差層の遅相軸に沿う場合、当該光に対する第１位相差層の偏光変換効率は、上記基準効率に対して短波長側にシフトする。一方、同じ入射角の光が第２位相差層の光入射面に入射された場合の当該第２位相差層の偏光変換効率は、上記基準効率に対して長波長側にシフトする。
また、光入射面の法線に沿って光入射側から位相差層を見て、当該位相差層の光入射面に傾斜して入射される光の光路が第２位相差層の遅相軸に沿う場合（第１位相差層の遅相軸に交差する方向に沿う場合）、当該光に対する第２位相差層の偏光変換効率は、上記基準効率に対して短波長側にシフトする。一方、同じ入射角の光が第１位相差層の光入射面に入射された場合の当該第１位相差層の偏光変換効率は、上記基準効率に対して長波長側にシフトする。
これに対し、上記第１態様に係る偏光変換素子が有する複数の位相差層のうち、少なくとも１つの位相差層が上記第１位相差層であり、他の位相差層が上記第２位相差層であることにより、これら第１位相差層及び第２位相差層のそれぞれの光入射面に対して傾斜して光が入射される場合の偏光変換効率の変動を、第１位相差層と第２位相差層とで打ち消し合うことができる。
従って、このような偏光変換素子がプロジェクターに採用されて、当該偏光変換素子を介した光が偏光板を介して液晶パネル等の照明領域に入射される場合に、当該照明領域に照度むらが発生することを抑制できる。そして、これにより、形成及び表示される画像に上記色むらが発生することを抑制できる。

上記第１態様では、前記複数の位相差層の数は、偶数であり、前記複数の位相差層のうち、前記第１方向において対称位置の２つの位相差層は、それぞれ遅相軸の方向が線対称であることが好ましい。
ここで、対となる上記２つの位相差層の一方は、上記第１位相差層となり、他方は、上記第２位相差層となる。このため、これら第１位相差層及び第２位相差層のそれぞれに、略同じ光量の光を入射させやすくすることができる。これにより、当該偏光変換素子がプロジェクターに採用され、当該偏光変換素子から出射された光が重畳されて上記照明領域に入射される場合に、当該照明領域に照度むらが発生することを抑制できる。従って、上記色むらの発生を好適に抑制できる。

上記第１態様では、前記複数の位相差層の数は、奇数であり、前記複数の位相差層のうち、前記第１方向における中央に位置する位相差層である中央位相差層の前記第１方向における寸法は、他の位相差層の前記第１方向における寸法より大きく、前記複数の位相差層のうち、前記中央位相差層を挟む一対の位相差層の遅相軸の方向は、前記中央位相差層の遅相軸の方向と線対称であることが好ましい。
このような構成によれば、偏光変換素子に入射される光の光量が上記第１方向における中央から外側に向かうに従って低下する場合、上記中央位相差層に入射される光量と、当該中央位相差層に対して遅相軸の方向が線対称となる上記一対の位相差層に入射される光量とを、同程度とすることができる。すなわち、当該偏光変換素子における第１位相差層及び第２位相差層のそれぞれに入射される光量を同程度とすることができる。従って、これにより、当該偏光変換素子がプロジェクターに採用された場合に、上記照明領域に照度むらが発生することを抑制でき、これにより、上記色むらの発生を好適に抑制できる。

上記第１態様では、前記複数の位相差層は、５つ設けられ、前記複数の位相差層のうち、前記第１方向において前記一対の位相差層の外側に位置する２つの位相差層の遅相軸の方向は、互いに線対称であることが好ましい。
このような構成によれば、上記一対の位相差層の外側に位置する２つの位相差層の遅相軸の方向は、互いに線対称であるので、当該２つの位相差層の一方が上記第１位相差層となり、他方が上記第２位相差層となる。そして、これら第１位相差層及び第２位相差層のそれぞれに入射される光量が同程度となることから、当該偏光変換素子から出射される光の照度分布を好適に均一化できる。従って、当該偏光変換素子がプロジェクターに採用された場合に、上記色むらの発生を一層好適に抑制できる。

本発明の第２態様に係るプロジェクターは、光源装置と、前記光源装置から出射された光を変調する光変調装置と、前記光変調装置によって変調された光を投射する投射光学装置と、前記光源装置と前記光変調装置との間に配置される上記偏光変換素子と、を備えることを特徴とする。
上記第２態様によれば、上記偏光変換素子と同様の効果を奏することができ、これにより、光変調装置によって変調された光によって形成される画像に色むらが発生することを抑制できる。

本発明の第１実施形態に係るプロジェクターの構成を示す模式図。 上記第１実施形態における光出射側から見た偏光変換素子の分解斜視図。 上記第１実施形態における偏光変換素子を示す断面図。 上記第１実施形態における遅相軸の方位角が４５°である位相差層の偏光変換効率を示すグラフ。 上記第１実施形態における遅相軸の方位角が１３５°である位相差層の偏光変換効率を示すグラフ。 上記第１実施形態における位相差層の遅相軸の方向を示す図。 上記第１実施形態における位相差層全体の偏光変換効率を示すグラフ。 上記第１実施形態における偏光変換素子の変形を示す図。 上記第１実施形態における偏光変換素子の変形を示す図。 上記第１実施形態における偏光変換素子の変形を示す図。 本発明の第２実施形態に係るプロジェクターが備える偏光変換素子を示す断面図。 上記第２実施形態における位相差層の遅相軸の方向を示す図。 上記第２実施形態における偏光変換素子の変形を示す図。 上記第２実施形態における偏光変換素子の変形を示す図。 上記第２実施形態における偏光変換素子の変形を示す図。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
［プロジェクターの概略構成］
図１は、本実施形態に係るプロジェクター１の構成を示す模式図である。
本実施形態に係るプロジェクター１は、内部に設けられた光源装置４から出射された光を変調して画像情報に応じた画像を形成し、当該画像をスクリーン等の被投射面上に拡大投射するものである。このプロジェクター１は、図１に示すように、外装筐体２と、当該外装筐体２内に収容される装置本体と、を備える。このようなプロジェクター１は、後述する偏光変換素子６の構成に特徴の１つを有する。
以下、プロジェクター１の各構成について説明する。

［装置本体の構成］
装置本体は、画像投射装置３を備える。この他、装置本体は、図示を省略するが、プロジェクター１の動作を制御する制御装置、プロジェクター１を構成する電子部品に電力を供給する電源装置、及び、プロジェクター１を構成する冷却対象を冷却する冷却装置を備える。

［画像投射装置の構成］
画像投射装置３は、上記制御装置による制御の下、画像情報に応じた画像を形成及び投射する。この画像投射装置３は、光源装置４と、均一化装置３１、色分離装置３２、リレー装置３３、画像形成装置３４、投射光学装置３５及び光学部品用筐体３６と、を備え、全体として略Ｌ字状の光学ユニットとして構成されている。

［光源装置の構成］
光源装置４は、均一化装置３１に白色の照明光を出射する。この光源装置４は、本実施形態では、ＬＤ（Laser Diode）やＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の固体光源と、当該固体光源から出射された光の波長を変換する波長変換装置と、を有する。しかしながら、これに限らず、光源装置４は、超高圧水銀ランプ等の放電光源ランプを有する構成であってもよい。すなわち、光源装置４の構成は問わない。

［均一化装置の構成］
均一化装置３１は、光源装置４から入射される照明光の中心軸に対する直交面内の照度を均一化する。この均一化装置３１は、当該照明光の入射順に、第１レンズアレイ３１１、調光装置３１２、第２レンズアレイ３１３、偏光変換素子６及び重畳レンズ３１４を有する。

第１レンズアレイ３１１は、小レンズである第１レンズ３１１１が照明光軸Ａｘに対する直交面内にマトリクス状に複数配列された構成を有する。この第１レンズアレイ３１１は、各第１レンズ３１１１によって、入射される照明光を複数の部分光束に分割する。
調光装置３１２は、レンズアレイ３１１，３１３の間に配置され、第１レンズアレイ３１１から第２レンズアレイ３１３に入射される光束の一部を遮蔽する。これにより、後述する光変調装置３４３に入射される光量が調整される。なお、調光装置３１２は、無くてもよい。

第２レンズアレイ３１３は、上記第１レンズ３１１１に対応する小レンズである第２レンズ３１３１が上記直交面内にマトリクス状に複数配列された構成を有する。これら第２レンズ３１３１は、対応する第１レンズ３１１１から入射される部分光束を、重畳レンズ３１４とともに、後述する光変調装置３４３に重畳させる。なお、各レンズ３１３１から出射された部分光束は、偏光変換素子６において対応する偏光分離層７３に入射される。
偏光変換素子６は、入射される光の偏光方向を揃える機能を有する。この偏光変換素子６は、第２レンズアレイ３１３から入射される複数の部分光束の偏光方向を揃えて重畳レンズ３１４に出射する。この偏光変換素子６の構成については、後に詳述する。

［色分離装置及びリレー装置の構成］
色分離装置３２は、均一化装置３１から入射される光束を、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の３つの色光に分離する。この色分離装置３２は、ダイクロイックミラー３２１，３２２及び反射ミラー３２３を有する。
リレー装置３３は、分離された３つの色光のうち、他の色光に比べて光路が長い赤色光の光路上に設けられる。このリレー装置３３は、入射側レンズ３３１、リレーレンズ３３３及び反射ミラー３３２，３３４を有する。

［画像形成装置の構成］
画像形成装置３４は、色分離装置３２によって分離された各色光を画像情報に応じて変調した後、当該各色光を合成して画像光を形成する。この画像形成装置３４は、分離された色光毎に設けられるフィールドレンズ３４１、入射側偏光板３４２、光変調装置３４３及び出射側偏光板３４４と、変調された各色光を合成して画像光を形成する１つの色合成装置３４５と、を有する。
これらのうち、光変調装置（赤、緑及び青用の光変調装置をそれぞれ３４３Ｒ，３４３Ｇ，３４３Ｂとする）は、本実施形態では液晶パネルを有する構成が採用されている。
また、色合成装置３４５は、本実施形態ではクロスダイクロイックプリズムにより構成されているが、複数のダイクロイックミラーを組み合わせた構成としてもよい。

［投射光学装置及び光学部品用筐体の構成］
投射光学装置３５は、画像形成装置３４から入射される画像光を上記被投射面上に拡大投射する。この投射光学装置３５は、図示を省略するが、複数のレンズと、当該複数のレンズを収容する鏡筒と、を有する組レンズとして構成できる。
光学部品用筐体３６は、上記装置３１～３４を構成する光学部品を内部に収容する。この光学部品用筐体３６には、設計上の光軸である照明光軸Ａｘが設定されており、光源装置４及び上記装置３１～３５は、当該照明光軸Ａｘにおける所定位置に配置される。このため、光源装置４から出射される光の中心軸は、当該照明光軸Ａｘと一致する。

［偏光変換素子の構成］
図２は、光出射側から見た偏光変換素子６の分解斜視図である。
偏光変換素子６は、図２に示すように、偏光変換部７と、当該偏光変換部７の光入射側に配置される遮光板８と、を備える。
なお、以下の説明では、照明光軸Ａｘに沿って偏光変換素子６を通過する光の進行方向を＋Ｚ方向（第２方向）とし、当該＋Ｚ方向に直交し、かつ、互いに直交する二方向のうち、一方を＋Ｘ方向（第１方向）、他方を＋Ｙ方向（第３方向）とする。また、図示を省略するが、＋Ｘ方向の反対方向を－Ｘ方向とする。

［遮光板の構成］
遮光板８は、ステンレスやアルミニウム合金等によって形成されており、偏光変換部７において後述する偏光分離層７３に対応する開口部８１を有する。このような遮光板８によって、各第２レンズ３１３１から出射された部分光束は、開口部８１を介して偏光変換部７（偏光分離層７３）に入射される。これにより、当該部分光束が、偏光変換部７の反射層７４に直接入射されることが抑制される。しかしながら、各部分光束が反射層７４に直接入射されなければ、遮光板８は必ずしも必要ない。

［偏光変換部の構成］
図３は、偏光変換素子６を示す断面図（ＸＺ平面に沿う断面を示す図）である。この図３においては、偏光変換素子６を通過する光のうち、ｓ偏光光の光路を、黒丸を付した実線によって示し、ｐ偏光光の光路を、直交線を付した実線によって示している。
偏光変換部７は、図３に示すように、入射光束を２種類の直線偏光に分離して出射する偏光分離素子アレイ７１と、複数の位相差層７５（７５１～７５６）と、を有する。
偏光分離素子アレイ７１は、複数の基材７２、複数の偏光分離層７３及び複数の反射層７４を有する。この偏光分離素子アレイ７１は、＋Ｘ方向における中央を通り、かつ、＋Ｙ方向に沿う中心線ＣＬを中心として線対称に構成されている。この中心線ＣＬは、照明光軸Ａｘと交差する。

複数の基材７２は、それぞれ透光性材料（例えば白板ガラス）により形成された柱状体であり、＋Ｘ方向に沿って配列されている。この複数の基材７２には、ＸＺ平面に沿う断面が直角二等辺三角形の基材７２１と、ＸＺ平面に沿う断面が平行四辺形の基材７２２とが含まれ、これらが組み合わされて、全体として板状の偏光分離素子アレイ７１が形成されている。これら基材７２の間に、偏光分離層７３及び反射層７４が位置している。

偏光分離層７３（７３１～７３６）及び反射層７４（７４１～７４６）は、＋Ｙ方向に長手方向を有する矩形状にそれぞれ形成されている。これらのうち、３つの偏光分離層７３（７３１，７３３，７３５）と３つの反射層７４（７４１，７４３，７４５）とは、上記中心線ＣＬから＋Ｘ方向に向かってそれぞれ交互に配置されている。また、３つの偏光分離層７３（７３２，７３４，７３６）と３つの反射層７４（７４２，７４４，７４６）とは、同じく中心線ＣＬから－Ｘ方向に向かってそれぞれ交互に配置されている。これら偏光分離層７３及び反射層７４は、照明光軸Ａｘに対して略４５°傾斜している。

各偏光分離層７３は、ｓ偏光成分及びｐ偏光成分を含む偏光光束を２種類の直線偏光に分離する層であり、入射された光のうち一方の直線偏光を透過させ、他方の直線偏光を反射させる誘電体多層膜により構成されている。なお、本実施形態では、偏光分離層７３は、ｐ偏光光（第２偏光光）を透過させ、ｓ偏光光（第１偏光光）を反射させる。
各反射層７４は、当該反射層７４と隣り合う１つの偏光分離層７３と組で機能する。すなわち、１つの反射層７４は、１つの偏光分離層７３と１対１にて対応し、当該偏光分離層７３に対向して配置されている。これら反射層７４は、対応する偏光分離層７３にて反射された直線偏光を、当該偏光分離層７３を透過する直線偏光の進行方向（＋Ｚ方向）に沿うように反射させる。このような反射層７４は、誘電体多層膜によって形成された反射膜により構成されている。

位相差層７５（７５１～７５６）は、偏光分離素子アレイ７１から出射される２種類の直線偏光のうち、一方の直線偏光の光路上に位置し、当該一方の直線偏光の偏光方向を９０°回転させて他方の直線偏光の偏光方向と同一にする１／２波長板としての機能を有するものである。
これら位相差層７５は、偏光分離素子アレイ７１の光出射面（各基材７２の光出射面）のうち、偏光分離層７３を透過した直線偏光が出射される部分に設けられている。換言すると、偏光分離素子アレイ７１を光出射側から見て、偏光分離層７３６，７３４，７３２，７３１，７３３，７３５のそれぞれと重なる位置に、位相差層７５６，７５４，７５２，７５１，７５３，７５５が配置されている。そして、各位相差層７５は、偏光分離層７３を透過したｐ偏光を通過させる過程にてｓ偏光に変換する。
このような位相差層７５は、それぞれ光学軸（進相軸及び遅相軸）が設定された２枚の水晶板を重ね合わせて構成されている。これら光学軸は、水晶板を通過する光の進行方向に沿って見て互いに略直交しており、それぞれ水晶板の入射面の法線に対して直交する。すなわち、本実施形態では、位相差層７５に設定された進相軸及び遅相軸は、当該位相差層７５における光入射面の法線（照明光軸Ａｘと一致）に直交する。なお、１枚の水晶板によって１／２波長板を実現する場合、当該水晶板の厚みは非常に薄いものとなり、１／２波長板を作成することが困難であるため、２枚の水晶板を重ねて１／２波長板を構成している。

［位相差層による偏光変換特性］
一般的に、２枚の水晶板を重ね合わせて構成される位相差層（位相差板）は、当該位相差層における光入射面に対する光の入射角（光入射面の法線との交差角）によって、偏光変換効率が変化する。なお、以下の説明では、当該光入射面の法線に沿って光が入射された場合の位相差層の偏光変換効率を、基準効率とする。
例えば、ある方位角に遅相軸が設定された位相差層を光入射面の法線に沿って光入射側から見て、当該光入射面に傾斜して入射される光の光路が遅相軸に沿う場合、位相差層の偏光変換効率は、上記基準効率に対して当該光の入射角に応じて短波長側にシフトする。
なお、遅相軸の方位角とは、当該遅相軸と位相差層に入射される直線偏光（ｐ偏光）の偏光面とのなす角度である。

図４は、遅相軸の方位角が４５°である位相差層に対して、当該遅相軸に沿って光入射面に対して傾斜した光が入射された場合の偏光変換効率を、当該光の入射角毎に示すグラフ（偏光変換効率の角度特性を示すグラフ）である。この図４では、光入射面の法線に沿って光が入射された場合（入射角が０°の場合）の位相差層の偏光変換効率（基準効率）が実線にて示され、入射角が±３°の場合の偏光変換効率及び±６°の場合の偏光変換効率が、それぞれ二点鎖線及び点線にて示されている。
例えば、遅相軸の方位角が４５°である位相差層を光入射面の法線に沿って光入射側から見て、当該光入射面に傾斜して入射される光の光路が遅相軸に沿う場合で、かつ、当該光の入射角が±３°である場合、位相差層の偏光変換効率は、図４に二点鎖線にて示すように、図４に実線にて示す上記基準効率に対して短波長側にシフトする。
また、光入射面に対する光の入射角が±６°である場合、位相差層の偏光変換効率は、図４に点線にて示すように、当該入射角が±３°である場合に比べて更に短波長側にシフトする。

一方、ある方位角に遅相軸が設定された位相差層を光入射面の法線に沿って光入射側から見て、当該光入射面に傾斜して入射される光の光路が遅相軸に対する直交方向に沿う場合、位相差層の偏光変換効率は、上記基準効率に対して、当該光の入射角（光入射面の法線に対する角度）に応じて長波長側にシフトする。

このように、それぞれ同じ方位角に遅相軸が設定された位相差層が、偏光変換素子６の各位相差層７５に採用されている場合、入射される光の入射角に応じて、偏光変換効率が、上記基準効率に対して短波長側又は長波長側にシフトする。
このため、位相差層に対する光の入射角によっては、期待する直線偏光への偏光変換効率が低下する。

このような構成の偏光変換素子６を通過し、色分離装置３２によって分離された各色光が、それぞれ、入射側偏光板３４２を介して光変調装置３４３の画像形成領域に入射されると、当該画像形成領域に照度むらが生じる。このため、各光変調装置３４３によって各色光が変調されて形成される画像には、色むらが発生するという問題がある。

このような問題に対し、本実施形態では、偏光変換素子６が有する複数の位相差層７５は、当該複数の位相差層７５のうち、少なくとも１つの位相差層７５の遅相軸の方向が他の位相差層７５の遅相軸の方向に対して、＋Ｙ方向に沿う軸を中心として線対称となるように配置されている。
例えば、当該少なくとも１つの位相差層７５の遅相軸の方位角が４５°である場合には、当該他の位相差層７５の遅相軸の方位角が１３５°となるように、上記複数の位相差層７５が配置されている。

図５は、遅相軸の方位角が１３５°である位相差層に対して、光入射面の法線に沿って光入射側から見て当該遅相軸に対する直交方向に沿って光入射面に光が傾斜して入射された場合の偏光変換効率を、光の入射角毎に示すグラフ（偏光変換効率の角度特性を示すグラフ）である。この図５では、当該法線に沿って光が入射された場合（入射角が０°の場合）の偏光変換効率（基準効率）が実線にて示され、入射角が±３°の場合の偏光変換効率及び入射角が±６°の場合の偏光変換効率が、それぞれ二点鎖線及び点線にて示されている。
ここで、遅相軸の方位角が１３５°である位相差層を、当該位相差層の光入射面の法線に沿って光入射側から見て、光入射面に傾斜して入射される光の光路が遅相軸に対する直交方向に沿う場合で、かつ、当該光の入射角が±３°である場合、位相差層の偏光変換効率は、図５に二点鎖線にて示すように、図５に実線にて示す上記基準効率に対して長波長側にシフトする。
また、光入射面に対する光の入射角が±６°である場合、位相差層の偏光変換効率は、図５に点線にて示すように、当該入射角が±３°である場合に比べて更に長波長側にシフトする。

なお、遅相軸の方位角が１３５°である位相差層を光入射面の法線に沿って光入射側から見て、当該光入射面に傾斜して入射される光の光路が遅相軸に対する直交方向に沿い、かつ、上記入射角が±３°である光と、遅相軸の方位角が４５°である位相差層を光入射面の法線に沿って光入射側から見て、当該光入射面に傾斜して入射される光の光路が遅相軸に沿い、かつ、上記入射角が±３°である光とでは、それぞれの位相差層に対する光の進行方向は同じである。
このため、光入射面に対して傾斜して光が入射される場合の偏光変換効率の変動を、遅相軸の方位角が４５°である位相差層７５（上記第１及び第２位相差層の一方に相当）と、１３５°である位相差層７５（上記第１及び第２位相差層の他方に相当）とで打ち消し合うことができる。すなわち、各位相差層７５の間で、光の入射角に起因する各位相差層の偏光変換効率の変動を打ち消し合うことができる。
これにより、各光変調装置３４３の画像形成領域に照度むらが発生することを抑制でき、ひいては、当該各光変調装置３４３によって形成されて表示される画像に色むらが発生することを抑制できる。

［各位相差層の遅相軸の方向］
図６は、光出射側から見た場合の上記偏光変換素子６の位相差層７５（７５１～７５６）に設定された遅相軸ＳＡの方向を示す図である。
なお、本実施形態では、図６に示すように、偏光変換素子６における６つの位相差層７５１～７５６は、偏光変換素子６（偏光変換部７）の中心線ＣＬに対して＋Ｘ方向側に位置する位相差層７５１，７５３，７５５の遅相軸ＳＡの方向と、当該中心線ＣＬに対して－Ｘ方向側に位置する位相差層７５２，７５４，７５６の遅相軸ＳＡの方向とが、＋Ｙ方向に沿う軸（例えば中心線ＣＬ）を中心として線対称となるように配置されている。

換言すると、偏光変換素子６の中央に位置する位相差層７５１，７５２は、それぞれの遅相軸ＳＡの方向が上記軸を中心として線対称となるように配置される。また、これら位相差層７５１，７５２を挟む位相差層７５３，７５４は、それぞれの遅相軸ＳＡの方向が上記軸を中心として線対称となるように配置される。更に、これら位相差層７５３、７５４を挟む位相差層７５５，７５６も、それぞれの遅相軸ＳＡの方向が上記軸を中心として線対称となるように配置される。
なお、本実施形態では、位相差層７５１，７５３，７５５では、遅相軸ＳＡの方位角は４５°であり、位相差層７５２，７５４，７５６では、遅相軸ＳＡの方位角は１３５°である。すなわち、位相差層７５１，７５３，７５５の遅相軸ＳＡの方向と、位相差層７５２，７５４，７５６の遅相軸ＳＡの方向とは、直交する。
また、各位相差層７５１～７５６の遅相軸ＳＡは、各位相差層７５１～７５６の入射面の法線に対して直交している。

図７は、位相差層７５全体（６つの位相差層７５）の偏光変換効率を示すグラフである。換言すると、図７は、偏光変換素子６が有する６つの位相差層７５の偏光変換効率の平均を示すグラフ（偏光変換効率の角度特性を示すグラフ）である。
上記した偏光変換素子６によれば、それぞれの遅相軸ＳＡの方向が平行である位相差層７５１，７５３，７５５と、これら位相差層７５１，７５３，７５５に対して遅相軸ＳＡの方向が線対称となる位相差層７５２，７５４，７５６とによって、図７に示すように、それぞれの位相差層７５の偏光変換効率が平均化される。すなわち、位相差層７５１，７５３，７５５と、位相差層７５２，７５４，７５６との間で、光の入射角に起因する偏光変換効率の変動が打ち消される。これにより、位相差層７５全体で光の入射角に応じた偏光変換効率の変動を抑制でき、入射角に依らない偏光変換効率を実現できるので、上記照度むらの発生を抑制でき、ひいては、表示される画像に上記色むらが発生することを抑制できる。

ここで、光源装置４の種別及び構成によっては、照明光軸Ａｘ近傍の輝度が高く、当該照明光軸Ａｘから離れるに従って輝度が低くなる光束を出射する。
このため、照明光軸Ａｘから等距離に位置する位相差層７５１，７５２（中心線ＣＬを中心として対称位置の位相差層７５１，７５２）には、それぞれ同じ輝度の光が入射される。同様に、照明光軸Ａｘから等距離に位置する位相差層７５３，７５４（中心線ＣＬを中心として対称位置の位相差層７５３，７５４）にも、それぞれ同じ輝度の光が入射され、照明光軸Ａｘから等距離に位置する位相差層７５５，７５６（中心線ＣＬを中心として対称位置の位相差層７５５，７５６）にも、それぞれ同じ輝度の光が入射される。そして、上記のように、位相差層７５１，７５３，７５５の遅相軸ＳＡの方向と、位相差層７５２，７５４，７５６の遅相軸ＳＡの方向とは、互いに線対称である。
これにより、位相差層７５１，７５３，７５５に入射される光量と、これら位相差層７５１，７５３，７５５と遅相軸ＳＡの方向が線対称である位相差層７５２，７５４，７５６に入射される光量とを一致させることができる。従って、偏光変換素子６から出射される光束によって照明される上記画像形成領域に照度むらが生じることを好適に抑制でき、ひいては、形成される画像光に、色むらが発生することを抑制できる。

以上説明した本実施形態に係る偏光変換素子６を有するプロジェクター１によれば、以下の効果を奏することができる。
偏光変換素子６を構成する６つの位相差層７５のうち、位相差層７５１，７５３，７５５の遅相軸ＳＡの方向は、位相差層７５２，７５４，７５６の遅相軸ＳＡの方向と、＋Ｙ方向に沿う軸（例えば中心線ＣＬ）を中心として線対称である。これによれば、光入射面に対してある入射角で光が入射された場合の位相差層７５の偏光変換効率は、位相差層７５１，７５３，７５５（第１位相差層）と位相差層７５２，７５４，７５６（第２位相差層）とで反対方向にシフトする。このため、入射される光の入射角に応じた偏光変換効率の変動を、位相差層７５１，７５３，７５５と位相差層７５２，７５４，７５６とで打ち消し合うことができる。すなわち、各位相差層７５の間で、光の入射角に起因する各位相差層７５の偏光変換効率の変動を打ち消し合うことができる。これにより、上記のように、各光変調装置３４３の画像形成領域に照度むらが発生することを抑制できる。従って、投射される画像に色むらが発生することを抑制できる。

位相差層７５の数は、偶数（６つ）である。これら位相差層７５のうち、＋Ｙ方向に沿う中心線ＣＬを中心とする対称位置に位置する位相差層７５１，７５２は、それぞれ遅相軸ＳＡの方向が線対称である。同じく対称位置に位置する位相差層７５３，７５４は、それぞれ遅相軸ＳＡの方向が線対称であり、更に同じく対称位置に位置する位相差層７５５，７５６は、それぞれ遅相軸ＳＡの方向が線対称である。これによれば、対となる２つの位相差層７５（遅相軸の方向が上記軸を中心として互いに線対称となる２つの位相差層７５）のそれぞれに、略同じ光量の光を入射させることができる。従って、位相差層７５１，７５３，７５５を通過した光量と、当該位相差層７５１，７５３，７５５と遅相軸ＳＡの方向が線対称となる位相差層７５２，７５４，７５６を通過した光量とを略一致させることができる。そして、これにより、上記画像形成領域に重畳されて入射される光の照度分布を均一化でき、上記照度むらの発生、ひいては、上記色むらの発生を好適に抑制できる。

［第１実施形態の変形］
図８～図１０は、偏光変換素子６Ａ～６Ｃをそれぞれ光出射側から見た図である。
上記偏光変換素子６では、位相差層７５１，７５３，７５５では遅相軸ＳＡの方位角は４５°であり、位相差層７５２，７５４，７５６では遅相軸ＳＡの方位角は１３５°であった。しかしながら、偏光変換素子が有する複数の位相差層は、少なくとも１つの位相差層の遅相軸ＳＡの方向が他の位相差層の遅相軸ＳＡの方向と＋Ｙ方向に沿う軸を中心として線対称となるように配置されていればよく、各位相差層の遅相軸ＳＡの方向は、上記に限定されない。
このような偏光変換素子として、上記偏光変換素子６の他、図８～図１０に示す偏光変換素子６Ａ～６Ｃが例示される。なお、偏光変換素子６Ａ～６Ｃは、位相差層７５の遅相軸ＳＡの方向が異なる他は、上記偏光変換素子６と同様の構成及び機能を有する。

偏光変換素子６Ａでは、図８に示すように、位相差層７５１～７５６の遅相軸ＳＡの方向は、上記偏光変換素子６の位相差層７５１～７５６に対して逆になっている。具体的に、偏光変換素子６Ａでは、位相差層７５１，７５３，７５５の遅相軸ＳＡの方位角は１３５°であり、位相差層７５２，７５４，７５６の遅相軸ＳＡの方位角は４５°である。

偏光変換素子６Ｂでは、図９に示すように、位相差層７５１，７５２，７５５，７５６の遅相軸ＳＡの方向は、上記偏光変換素子６と同じである。一方、位相差層７５３，７５４の遅相軸ＳＡの方向は、上記偏光変換素子６の位相差層７５３，７５４に対して逆になっている。具体的に、偏光変換素子６Ｂでは、位相差層７５３の遅相軸ＳＡの方位角は１３５°であり、位相差層７５４の遅相軸ＳＡの方位角は４５°である。
なお、このような構成に代えて、或いは、加えて、位相差層７５１，７５２及び位相差層７５５，７５６の少なくともいずれかの遅相軸ＳＡの方向を、上記偏光変換素子６に対して逆にしてもよい。
これら偏光変換素子６Ａ，６Ｂによっても、上記偏光変換素子６と同様の効果を奏することができる。

偏光変換素子６Ｃでは、図１０に示すように、位相差層７５１，７５２に代えて、これらが一体化された位相差層７５７（中央位相差層）が設けられている。この位相差層７５７の＋Ｘ方向における寸法は、他の位相差層７５３～７５６のそれぞれの＋Ｘ方向における寸法の２倍である。このような位相差層７５７と、当該位相差層７５７を挟む一対の位相差層７５３，７５４とは、遅相軸ＳＡの方向が上記軸を中心として線対称である。一方、位相差層７５５，７５６の遅相軸ＳＡの方向は、上記軸の１つである中心線ＣＬを中心として互いに線対称となっている。

このような偏光変換素子６Ｃによっても、上記偏光変換素子６と同様の効果を奏することができる。
この他、偏光変換素子６Ｃにおいて位相差層７５の数は奇数であり、中央位相差層である位相差層７５７の＋Ｘ方向における寸法は、上記のように、他の位相差層７５３～７５６のそれぞれの＋Ｘ方向における寸法より大きい。そして、位相差層７５７と、当該位相差層７５７を挟む一対の位相差層７５３，７５４とは、＋Ｙ方向に沿う軸を中心として遅相軸ＳＡの方向が線対称である。これによれば、位相差層７５７に入射される光量と、位相差層７５３，７５４に入射される光量とを、同程度とすることができる。従って、上記画像形成領域に重畳されて入射される光の照度分布を均一化でき、上記照度むらの発生を好適に抑制でき、ひいては、画像光に色むらが生じることを好適に抑制できる。

また、偏光変換素子６Ｃでは、位相差層７５は、５つ設けられ、＋Ｘ方向において最も外側に位置する位相差層７５５，７５６の遅相軸ＳＡの方向は、互いに線対称である。これによれば、上記位相差層７５３，７５４，７５７と合わせて、上記照度分布をより好適に均一化できる。従って、上記照度むら及び上記色むらの発生を一層好適に抑制できる。
なお、偏光変換素子６Ｃに入射される光の照度分布によっては、位相差層７５５，７５６のうち一方の位相差層の遅相軸ＳＡの方向を、位相差層７５１，７５２又は位相差層７５３，７５４の遅相軸ＳＡの方向に揃えてもよい。また、位相差層７５７は、位相差層７５１，７５２に分離されていてもよい。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
本実施形態に係るプロジェクターは、上記プロジェクター１と同様の構成を有する。ここで、上記偏光変換素子６，６Ａ～６Ｃでは、中心線ＣＬを中心として、偏光分離層７３、反射層７４及び位相差層７５が線対称に配置されていた。これに対し、本実施形態に係るプロジェクターが備える偏光変換素子は、－Ｘ方向側の端部から＋Ｘ方向に向かって反射層７４及び偏光分離層７３が交互に配置され、光出射側から見て当該偏光分離層７３に応じて位相差層７５が配置されている。この点で、本実施形態に係るプロジェクターと、上記プロジェクター１とは相違する。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一又は略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。

図１１は、本実施形態に係るプロジェクターが備える偏光変換素子６Ｄを示す断面図である。詳述すると、図１１は、偏光変換素子６Ｄ、及び、当該偏光変換素子６Ｄに入射される部分光束を出射する第２レンズアレイ３１３のＸＺ平面に沿う断面を示す図である。
本実施形態に係るプロジェクターは、図１１に示すように、偏光変換素子６に代えて偏光変換素子６Ｄを有する他は、上記プロジェクター１と同様の構成及び機能を有する。また、偏光変換素子６Ｄは、偏光変換部７Ｄ及び遮光板８を有する。

偏光変換部７Ｄは、上記偏光変換部７と同様に、各第２レンズ３１３１から入射される部分光束を２種類の直線偏光に分離して出射する板状の偏光分離素子アレイ７１Ｄと、複数の位相差層７５と、を有する。また、偏光分離素子アレイ７１Ｄは、複数の基材７２Ｄ、複数の偏光分離層７３及び複数の反射層７４を有する。
複数の基材７２Ｄは、上記基材７２と同様の材料により＋Ｙ方向に沿う柱状に形成され、＋Ｘ方向に沿って配列されている。この複数の基材７２Ｄは、ＸＺ平面に沿う断面が直角二等辺三角形である２つの基材７２１と、ＸＺ平面に沿う断面が平行四辺形である１１の基材７２２と、を含む。これらのうち、基材７２２は、＋Ｘ方向に沿って並列配置され、基材７２１のそれぞれは、＋Ｘ方向側の端部及び－Ｘ方向側の端部に配置される。そして、隣り合う２つの基材７２Ｄの界面に、偏光分離層７３又は反射層７４が配置される。

偏光分離層７３及び反射層７４は、偏光分離素子アレイ７１Ｄにおける－Ｘ方向側の端部から＋Ｘ方向に向かって交互に配列されている。なお、これら偏光分離層７３及び反射層７４の機能は、上記のとおりである。
このような偏光分離素子アレイ７１Ｄの光出射面において、各偏光分離層７３に応じた位置から、上記一方の直線偏光（本実施形態ではｐ偏光光）が出射され、各反射層７４に応じた位置から、上記他方の直線偏光（本実施形態ではｓ偏光光）が出射される。
複数の位相差層７５のそれぞれは、上記偏光変換素子６と同様に、偏光分離素子アレイ７１Ｄの光出射面において各偏光分離層７３に応じた位置に配置される。

図１２は、偏光変換素子６Ｄを光出射側から見た図であり、各位相差層７５の遅相軸ＳＡの方向を示す図である。
これら位相差層７５（－Ｘ方向側から順に、位相差層７５６，７５４，７５２，７５１，７５３，７５５とする）のうち、少なくとも１つの位相差層７５の遅相軸ＳＡは、他の位相差層７５の遅相軸ＳＡと、＋Ｙ方向に沿う軸を中心として線対称である。
具体的に、偏光変換素子６Ｄでは、図１２に示すように、中心線ＣＬから＋Ｘ方向側に位置する位相差層７５１，７５３，７５５の遅相軸ＳＡの方向と、当該中心線ＣＬから－Ｘ方向側に位置する位相差層７５２，７５４，７５６の遅相軸ＳＡの方向とは、＋Ｙ方向に沿う軸を中心として互いに線対称である。詳述すると、位相差層７５１，７５３，７５５の各遅相軸ＳＡの方向は、互いに平行であり、当該遅相軸ＳＡの方位角は４５°である。一方、位相差層７５２，７５４，７５６の各遅相軸ＳＡの方向は、互いに平行であり、当該遅相軸ＳＡの方位角は１３５°である。

これにより、上記偏光変換素子６の場合と同様に、遅相軸ＳＡの方向が互いに線対称となる位相差層７５１，７５３，７５５と位相差層７５２，７５４，７５６との間で、光の入射角に起因する偏光変換効率の変動を打ち消し合うことができる。従って、このような偏光変換素子６Ｄによっても、上記偏光変換素子６と同様の効果を奏することができる。
また、これに伴い、照明光軸Ａｘにそれぞれ近い２つの位相差層７５１，７５２では、遅相軸ＳＡの方向が互いに線対称となっており、当該位相差層７５１，７５２を挟む２つの位相差層７５３，７５４と、これら位相差層７５３，７５４を挟む２つの位相差層７５５，７５６とにおいても同様である。このため、位相差層７５１，７５３，７５５に入射される光量と、位相差層７５２，７５４，７５６に入射される光量とを略一致させることができる。
従って、本実施形態に係るプロジェクターによれば、上記プロジェクター１と同様の効果を奏することができる。

［第２実施形態の変形例］
図１３～図１５は、偏光変換素子６Ｅ～６Ｇをそれぞれ光出射側から見た図である。
上記偏光変換素子６Ｄでは、位相差層７５１，７５３，７５５の遅相軸ＳＡの方位角は４５°に設定され、位相差層７５２，７５４，７５６の遅相軸ＳＡの方位角は１３５°に設定されていた。しかしながら、上記のように、複数の位相差層７５のうち、少なくとも１つの位相差層７５の遅相軸ＳＡの方向が、他の位相差層７５の遅相軸ＳＡの方向と＋Ｙ方向に沿う軸を中心として線対称であればよい。このような偏光変換素子として、上記偏光変換素子６Ｄの他、図１３～図１５に示す偏光変換素子６Ｅ～６Ｇが例示される。
なお、偏光変換素子６Ｅ～６Ｇは、各位相差層７５の遅相軸ＳＡの方向が異なる他は、上記偏光変換素子６Ｄと同様の構成及び機能を有する。

偏光変換素子６Ｅでは、図１３に示すように、位相差層７５１～７５６の遅相軸ＳＡの方向は、上記偏光変換素子６Ｄの位相差層７５１～７５６に対して逆である。具体的に、偏光変換素子６Ｄでは、位相差層７５１，７５３，７５５の遅相軸ＳＡの方位角は１３５°であり、位相差層７５２，７５４，７５６の遅相軸ＳＡの方位角は４５°である。

偏光変換素子６Ｆでは、図１４に示すように、位相差層７５１，７５２，７５５，７５６の遅相軸ＳＡの方向は、上記偏光変換素子６Ｄと同じである。しかしながら、位相差層７５３，７５４の遅相軸ＳＡの方向は、上記偏光変換素子６Ｄの位相差層７５３，７５４と逆になっている。すなわち、偏光変換素子６Ｆでは、位相差層７５３の遅相軸ＳＡの方位角は１３５°であり、位相差層７５４の遅相軸ＳＡの方位角は４５°である。
なお、このような構成に代えて、或いは、加えて、位相差層７５１，７５２及び位相差層７５５，７５６の少なくともいずれかの遅相軸ＳＡの方向を、上記偏光変換素子６Ｄに対して逆にしてもよい。

偏光変換素子６Ｇでは、図１５に示すように、照明光軸Ａｘに最も近い位相差層７５２と、当該位相差層７５２を挟む位相差層７５１，７５４、及び、当該位相差層７５１の＋Ｘ方向側に位置する位相差層７５３とは、遅相軸ＳＡの方向が＋Ｙ方向に沿う軸（例えば中心線ＣＬ）を中心として線対称である。また、これら位相差層７５１～７５４を＋Ｘ方向において挟む位相差層７５５，７５６の遅相軸ＳＡの方向は、位相差層７５２の遅相軸ＳＡの方向と平行である。すなわち、偏光変換素子６Ｇでは、位相差層７５１，７５３，７５４と、当該位相差層７５１，７５３，７５４に対して遅相軸ＳＡの方向が線対称である位相差層７５２，７５５，７５６とで、入射される光量がそれぞれ同じとなる。
このように、各位相差層７５の遅相軸ＳＡの方向（方位角）は、上記のように、偏光変換素子に入射される光の輝度分布や、各位相差層７５に入射される光量に応じて、上記に限らず、適宜変更可能である。
これら偏光変換素子６Ｅ～６Ｇによっても、上記偏光変換素子６Ｄと同様の効果を奏することができる。

［各実施形態の変形］
本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
上記各実施形態及び変形では、偏光変換素子６，６Ａ～６Ｇが有する位相差層７５の遅相軸ＳＡの方向及び方位角は、ある方位角の遅相軸ＳＡを有する位相差層７５と、当該遅相軸ＳＡに対して遅相軸ＳＡの方向が線対称となる位相差層７５とに、略同じ光量が入射されるように設定された。しかしながら、これに限らず、偏光変換素子が有する複数の位相差層のうち、少なくとも１つの位相差層の遅相軸の方向が、他の少なくとも１つの位相差層の遅相軸の方向と＋Ｙ方向に沿う軸を中心として線対称となっていればよい。この場合、当該少なくとも１つの位相差層の入射角依存性が、当該他の少なくとも１つの位相差層の上記入射角依存性を打ち消す方向に作用するので、上記照度むら及び上記色むらの発生を抑制できる。更に、当該少なくとも１つの位相差層の遅相軸の方向が、当該他の少なくとも１つの位相差層の遅相軸の方向と、＋Ｙ方向に沿う軸を中心として線対称で、かつ、直交していることが好ましい。

また、複数の位相差層７５のうち少なくとも１つの位相差層７５（例えば偏光変換素子６の位相差層７５１）の遅相軸ＳＡの方向は、他の位相差層７５（例えば偏光変換素子６の位相差層７５２）の遅相軸ＳＡの方向と中心線ＣＬを中心として線対称とした。しかしながら、これに限らず、少なくとも１つの位相差層７５の遅相軸ＳＡの方向と、他の少なくとも１つの位相差層７５の遅相軸ＳＡの方向とが、＋Ｘ方向（第１方向）及び＋Ｚ方向（第２方向）のそれぞれに直交する＋Ｙ方向（第３方向）に沿う軸を中心として線対称であればよい。この軸は、中心線ＣＬに限らない。

上記各実施形態及び変形では、位相差層７５の遅相軸ＳＡの方位角は、４５°又は１３５°であるとした。しかしながら、これに限らず、遅相軸の方位角は、適宜変更可能であり、これら位相差層７５の遅相軸ＳＡが、互いに直交していなくてもよい。

上記各実施形態及び変形では、位相差層７５は、偏光分離素子アレイ７１，７１Ｄにおいて偏光分離層７３に応じて設けられるとした。すなわち、位相差層７５は、偏光分離層７３にて分離されたｐ偏光光の光路上に位置するとした。しかしながら、これに限らず、位相差層７５は、反射層７４に応じて配置され、当該反射層７４によって反射されたｓ偏光光の光路上に位置していてもよい。この場合、位相差層７５は、入射されるｓ偏光光をｐ偏光光に変換すればよい。
また、位相差層７５の数は、５又は６であるとした。しかしながら、これに限らず、位相差層７５は、対応する偏光分離層７３又は反射層７４に応じて複数配置されていればよく、偏光分離層７３、反射層７４及び位相差層７５のそれぞれの数は問わない。

上記各実施形態及び変形では、偏光分離層７３及び反射層７４は、複数の基材７２，７２Ｄ間に位置し、位相差層７５は、当該基材７２，７２Ｄに設けられるとした。しかしながら、これに限らず、これら偏光分離層７３、反射層７４及び位相差層７５を固定できれば、基材７２，７２Ｄは必ずしも必要ない。

上記各実施形態及び変形では、位相差層７５は、水晶板を有する構成とした。しかしながら、これに限らず、位相差層は、サファイア基板を有する構成としてもよい。ここで、水晶は、正の一軸性結晶であるのに対し、サファイアは、負の一軸性結晶であるため、光入射面に対して傾斜した光が入射した場合に偏光変換効率がシフトする方向が逆になるが、サファイア基板によって構成される位相差層によっても、上記と同様の効果を奏することができる。

上記各実施形態では、プロジェクターは、それぞれ液晶パネルを有する３つの光変調装置３４３（３４３Ｒ，３４３Ｇ，３４３Ｂ）を備えるとした。しかしながら、これに限らず、２つ以下、あるいは、４つ以上の光変調装置を備えるプロジェクターにも、本発明を適用可能である。
上記各実施形態では、画像投射装置３は、上記光学部品が図１にて示したレイアウトで配置された構成とした。しかしながら、これに限らず、画像投射装置３において、当該レイアウトは適宜変更可能であり、一部の光学部品を省略してもよい。

上記各実施形態では、光変調装置３４３は、光入射面と光出射面とが異なる透過型の液晶パネルを有する構成であった。しかしながら、これに限らず、光変調装置３４３は、光入射面と光出射面とが同一となる反射型の液晶パネルを有する構成としてもよい。また、入射光束を変調して画像情報に応じた画像を形成可能な光変調装置であれば、マイクロミラーを用いたデバイス、例えば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）等を利用したものなど、液晶以外の光変調装置を用いてもよい。

上記各実施形態では、本発明の偏光変換素子６，６Ａ～６Ｇをプロジェクターに適用した例を挙げた。しかしながら、これに限らず、他の機器及び装置に、本発明に係る偏光変換素子を採用してもよい。また、光源装置と、本発明の偏光変換素子とを含む照明装置を、プロジェクター以外の電子機器に採用してもよい。

１…プロジェクター、４…光源装置、３４３（３４３Ｂ，３４３Ｇ，３４３Ｒ）…光変調装置、３５…投射光学装置、６，６Ａ～６Ｇ…偏光変換素子、７，７Ｄ…偏光変換部、７１，７１Ｄ…偏光分離素子アレイ、７３（７３１～７３６）…偏光分離層、７４（７４１～７４６）…反射層、７５（７５１～７５６）…位相差層、７５７…位相差層（中央位相差層）、ＣＬ…中心線（仮想線）、ＳＡ…遅相軸、＋Ｘ…方向（第１方向）、＋Ｙ…方向（第３方向）、＋Ｚ…方向（第２方向）。

Claims (6)

1. 第１方向に沿って交互に配置される複数の偏光分離層及び複数の反射層と、
   複数の位相差層と、を有し、
   前記複数の偏光分離層は、入射される光のうち第１偏光光を前記第１方向に沿って反射させ、第２偏光光を前記第１方向に直交する第２方向に沿って透過させ、
   前記複数の反射層は、前記複数の偏光分離層のうち対応する偏光分離層にて反射された前記第１偏光光を、前記第２方向に沿うように反射させ、
   前記複数の位相差層は、前記複数の反射層にて反射された前記第１偏光光、及び、前記複数の偏光分離層を透過した前記第２偏光光のうち一方の偏光光の光路に設けられ、入射される前記一方の偏光光を他方の偏光光に変換し、
   前記複数の位相差層の数は、奇数であり、
   前記複数の位相差層のうち、前記第１方向における中央に位置する位相差層である中央位相差層の前記第１方向における寸法は、他の位相差層の前記第１方向における寸法より大きく、
   前記複数の位相差層のうち、前記中央位相差層を挟む一対の位相差層の遅相軸の方向は、前記中央位相差層の遅相軸の方向と、前記第１方向及び前記第２方向のそれぞれに直交する第３方向に沿う軸を中心として線対称であることを特徴とする偏光変換素子。
2. 第１方向に沿って交互に配置される複数の偏光分離層及び複数の反射層と、
   複数の位相差層と、を有し、
   前記複数の偏光分離層は、入射される光のうち第１偏光光を前記第１方向に沿って反射させ、第２偏光光を前記第１方向に直交する第２方向に沿って透過させ、
   前記複数の反射層は、前記複数の偏光分離層のうち対応する偏光分離層にて反射された前記第１偏光光を、前記第２方向に沿うように反射させ、
   前記複数の位相差層は、前記複数の反射層にて反射された前記第１偏光光、及び、前記複数の偏光分離層を透過した前記第２偏光光のうち一方の偏光光の光路に設けられ、入射される前記一方の偏光光を他方の偏光光に変換し、
   前記複数の位相差層の数は、奇数であり、
   前記複数の位相差層のうち、前記第１方向における中央に位置する位相差層である中央位相差層の前記第１方向における寸法は、他の位相差層の前記第１方向における寸法より大きく、
   前記複数の位相差層のうち、前記中央位相差層を挟む一対の位相差層の遅相軸の方向は、前記中央位相差層の遅相軸の方向と、前記第１方向及び前記第２方向のそれぞれに直交する第３方向に沿う軸を中心として線対称であり、
   前記複数の位相差層において遅相軸が線対称となる２つの位相差層のうち、一方の位相差層の遅相軸の方位角は４５°であり、他方の位相差層の遅相軸の方位角は１３５°であることを特徴とする偏光変換素子。
3. 請求項１又は請求項２に記載の偏光変換素子において、
   前記複数の位相差層は、５つ設けられ、
   前記複数の位相差層のうち、前記第１方向において前記一対の位相差層の外側に位置する２つの位相差層の遅相軸の方向は、互いに線対称であることを特徴とする偏光変換素子。
4. 第１方向に沿って交互に配置される複数の偏光分離層及び複数の反射層と、
   複数の位相差層と、を有し、
   前記複数の偏光分離層は、入射される光のうち第１偏光光を前記第１方向に沿って反射させ、第２偏光光を前記第１方向に直交する第２方向に沿って透過させ、
   前記複数の反射層は、前記複数の偏光分離層のうち対応する偏光分離層にて反射された前記第１偏光光を、前記第２方向に沿うように反射させ、
   前記複数の位相差層は、前記複数の反射層にて反射された前記第１偏光光、及び、前記複数の偏光分離層を透過した前記第２偏光光のうち一方の偏光光の光路に設けられ、入射される前記一方の偏光光を他方の偏光光に変換し、
   前記複数の位相差層は、
   前記第１方向において対称位置に設けられる２つの第１位相差層と、
   前記２つの第１位相差層のうち、一方の第１位相差層に対して他方の第１位相差層とは反対側に隣り合う第２位相差層と、を含み、
   前記２つの第１位相差層のそれぞれの遅相軸の方向は、前記第１方向及び前記第２方向のそれぞれに直交する第３方向に沿う軸を中心として線対称であり、
   前記一方の第１位相差層の遅相軸の方向と、前記第２位相差層の遅相軸の方向とは、前記第３方向に沿う軸を中心として線対称であることを特徴とする偏光変換素子。
5. 請求項４に記載の偏光変換素子において、
   前記複数の位相差層の数は、偶数であり、
   前記複数の位相差層のうち、前記第１方向において対称位置の２つの位相差層は、それぞれ遅相軸の方向が線対称であることを特徴とする偏光変換素子。
6. 光源装置と、
   前記光源装置から出射された光を変調する光変調装置と、
   前記光変調装置によって変調された光を投射する投射光学装置と、
   前記光源装置と前記光変調装置との間に配置される、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の偏光変換素子と、を備えることを特徴とするプロジェクター。

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