(57)【要約】【課題】無偏光の入射光を一方向に振動する偏光に効率よく変換して射出することができる光学素子及びそれを用いた照明装置を提供する。【解決手段】光Ｌを基板（入射側基板１１）に入射させる入射領域Ａ１と、基板に入射した光Ｌを第１の方向（Ｘ軸方向）に振動する第１の偏光（ＴＭ偏光Ｌ１）と第１の方向と異なる第２の方向（Ｙ軸方向）に振動する第２の偏光（ＴＥ偏光Ｌ２）とに分離し、第１の偏光を射出側へ射出させると共に、第２の偏光を回折させる回折領域Ａ２と、回折領域Ａ２で回折された第２の偏光Ｌ２を反射させる反射領域Ａ３と、反射領域３で反射された第２の偏光を第１の偏光に変換して射出側へ射出させる位相差領域Ａ４と、を有する。【選択図】図３
2010210824.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の入射側から入射した光を一方向に振動する偏光に変換して前記基板の射出側から射出させる光学素子であって、
前記光を前記基板に入射させる入射領域と、
前記基板に入射した前記光を第１の方向に振動する第１の偏光と前記第１の方向と異なる第２の方向に振動する第２の偏光とに分離し、前記第１の偏光を前記射出側へ射出させると共に、前記第２の偏光を回折させる回折領域と、
前記回折領域で回折された前記第２の偏光を反射させる反射領域と、
前記反射領域で反射された前記第２の偏光を前記第１の偏光に変換して前記射出側へ射出させる位相差領域と、を有する
ことを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記入射領域と前記反射領域とは前記基板の前記入射側に設けられ、
前記回折領域と前記位相差領域とは前記基板の前記射出側に設けられ、
前記回折領域は、前記第２の偏光を前記入射側に回折させるように設けられ、
前記反射領域は、前記回折領域で回折された前記第２の偏光を前記射出側に反射させるように設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記回折領域に、一方向に延在する凸部を有する回折構造部と、該回折構造部上に設けられ前記第１の方向と直交する方向に延在する複数の細線を有するグリッド部と、が形成され、
前記光の波長をλ、前記複数の細線の相互間隔をｄ、前記複数の凸部の相互間隔をδ、前記基板の構成材料の屈折率をｎとしたときに、これらのパラメータが、ｄ＜λ、かつ、λ／ｎ＜δ≦λ、の関係を満たす
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に光学素子。
【請求項４】
前記反射領域に一方向に延在する反射用凸部を有する反射構造部が設けられ、
前記第２の偏光の波長をλ２、前記複数の反射用凸部の相互間隔をδ２、前記基板の構成材料の屈折率をｎとしたときに、これらのパラメータが、λ２／ｎ＜δ２≦λ２、の関係を満たす
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の光学素子。
【請求項５】
前記反射領域に前記第２の偏光を前記射出側へ反射する反射面が形成されている
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の光学素子。
【請求項６】
前記位相差領域に半波長板が設けられている
ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の光学素子。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の光学素子を備えた照明装置であって、
前記光を射出する光源と、
前記光源から射出された前記光を前記入射領域へ導く導光板と、
前記導光板により導かれた前記光を前記基板へ入射させる複数のレンズと、を有する
ことを特徴とする照明装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の光学素子を備えた照明装置であって、
前記入射領域に、前記光を射出するＬＥＤが設けられている
ことを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子及び照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶プロジェクターは、携帯性を向上させるために更なる小型化が求められている。液晶プロジェクターにおいては、光源から射出された光（無偏光）を一方向に振動する偏光に変換する必要がある。
【０００３】
従来から、入射光を一方向に振動する偏光に変換する光学素子として、フライアイレンズと偏光プリズムアレイとを組み合わせたものが普及している。この光学素子は、レンズで集光した光束を偏光ビームスプリッター（Polarizing Beam Splitter：ＰＢＳ）によりＰ偏光とＳ偏光とに分離し、どちらか一方を半波長板で回転させて偏光方向を揃えるものである。
【０００４】
また、少なくとも２種類の格子部を重ね合わせた格子構造を持ち、その格子部の少なくとも１種類の格子部がその光入射面の全てにおいて使用波長より小さな微細周期構造を有する光学素子が知られている。この光学素子は、光入射側から入射した入射光を各偏光方向に分離するものである（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３４３５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来のＰＢＳを用いた光学素子は、レンズの作動距離（通常５〜１０ｃｍ）が必要であり、小型化には不向きである。一方、特許文献１の光学素子によれば、２種類の格子部によって入射光を一方向に振動する偏光に変換することができる。したがって、従来のＰＢＳを用いた光学素子と比較して、光学素子の小型化させ、液晶プロジェクターの小型化を実現できる可能性がある。
【０００７】
しかし、特許文献１の光学素子は、入射光の使用波長よりも小さな微細周期構造を有する格子の高さが、格子の間隔と比較して非常に大きいという課題がある。一般に、格子部を形成する際には、格子部の材料からなる層をエッチング等により加工して溝を形成することで格子部を形成する。特許文献１の光学素子では、格子部のピッチが２００ｎｍ程度であるのに対し、６μｍ程度の非常に深い溝を形成しなくてはならない。このようなアスペクト比が非常に高い深い溝を通常用いられる製造方法により形成することは極めて困難であり、非現実的である。
【０００８】
そこで、本発明は、通常用いられる方法により製造することができ、無偏光の入射光を一方向に振動する偏光に効率よく変換して射出することができる光学素子及びそれを用いた照明装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明の光学素子は、基板の入射側から入射した光を一方向に振動する偏光に変換して前記基板の射出側から射出させる光学素子であって、前記光を前記基板に入射させる入射領域と、前記基板に入射した前記光を第１の方向に振動する第１の偏光と前記第１の方向と異なる第２の方向に振動する第２の偏光とに分離し、前記第１の偏光を前記射出側へ射出させると共に、前記第２の偏光を回折させる回折領域と、前記回折領域で回折された前記第２の偏光を反射させる反射領域と、前記反射領域で反射された前記第２の偏光を前記第１の偏光に変換して前記射出側へ射出させる位相差領域と、を有することを特徴とする。
【００１０】
このように構成することで、光が光学素子の入射領域から基板内に入射して回折領域に到達する。回折領域に到達した光は、第１の方向に振動する第１の偏光と第２の方向に振動する第２の偏光とに分離される。分離された偏光のうち、第１の偏光は光学素子の射出側へ射出される。一方、第２の偏光は第１の光と異なる方向に回折される。回折された第２の偏光は、反射領域に到達する。反射領域に到達した第２の偏光は、反射されて位相差領域に到達する。位相差領域に到達した第２の偏光は、第１の偏光に変換され、基板の射出側へ射出される。すなわち、基板の入射側から入射領域に入射した光を第１の偏光に変換して、回折領域と位相差領域の双方から基板の射出側へ射出させることができる。したがって、本発明の光学素子によれば、基板に入射する無偏光の光を一方向に振動する偏光に効率よく変換して射出することができる。
【００１１】
また、本発明の光学素子は、前記入射領域と前記反射領域とは前記基板の前記入射側に設けられ、前記回折領域と前記位相差領域とは前記基板の前記射出側に設けられ、前記回折領域は、前記第２の偏光を前記入射側に回折させるように設けられ、前記反射領域は、前記回折領域で回折された前記第２の偏光を前記射出側に反射させるように設けられていることを特徴とする。
【００１２】
このように構成することで、回折領域において分離された第２の偏光は基板の入射側へ回折されて反射領域に到達する。反射領域に到達した第２の偏光は、反射領域において基板の射出側へ反射される。
【００１３】
また、本発明の光学素子は、前記回折領域に、一方向に延在する凸部を有する回折構造部と、該回折構造部上に設けられ前記第１の方向と直交する方向に延在する複数の細線を有するグリッド部と、が形成され、前記光の波長をλ、前記複数の細線の相互間隔をｄ、前記複数の凸部の相互間隔をδ、前記基板の構成材料の屈折率をｎとしたときに、これらのパラメータが、ｄ＜λ、かつ、λ／ｎ＜δ≦λ、の関係を満たすことを特徴とする。
【００１４】
このように構成することで、回折領域に入射した光を第１の偏光と第２の偏光に分離し、第１の偏光を基板の射出側に射出させ、第２の偏光を反射領域へ回折させることができる。また、このような回折構造部及びグリッド部は、通常用いられるフォトリソグラフィー法、エッチング法等の製造方法により容易に形成することができる。
【００１５】
また、本発明の光学素子は、前記反射領域に一方向に延在する反射用凸部を有する反射構造部が設けられ、前記第２の偏光の波長をλ２、前記複数の反射用凸部の相互間隔をδ２、前記基板の構成材料の屈折率をｎとしたときに、これらのパラメータが、λ２／ｎ＜δ２≦λ２、の関係を満たすことを特徴とする。
【００１６】
このように構成することで、反射領域の反射構造部によって第２の偏光を反射させ、位相差領域へ入射させることができる。
【００１７】
また、本発明の光学素子は、前記反射領域に前記第２の偏光を前記射出側へ反射する反射面が形成されていることを特徴とする。
【００１８】
このように構成することで、反射領域の反射面によって第２の偏光を反射させ、位相差領域へ入射させることができる。また、光学素子の製造を容易にすることができる。
【００１９】
また、本発明の光学素子は、前記位相差領域に半波長板が設けられていることを特徴とする。
【００２０】
このように構成することで、第２の方向に振動する第２の偏光を第２の方向と直交する第１の方向に振動する第１の偏光に変換することができる。
【００２１】
また、本発明の照明装置は、上記の光学素子を備えた照明装置であって、前記光を射出する光源と、前記光源から射出された前記光を前記入射領域へ導く導光板と、前記導光板により導かれた前記光を前記基板へ入射させる複数のレンズと、を有することを特徴とする。
【００２２】
このように構成することで、光源から射出され光学素子に入射した無偏光の光を一方向に振動する偏光に効率よく変換して射出することができ、照明装置を従来よりも小型化させることができる。
【００２３】
また、本発明の照明装置は、上記の光学素子を備えた照明装置であって、前記入射領域に、前記光を射出するＬＥＤが設けられていることを特徴とする。
【００２４】
このように構成することで、ＬＥＤから射出され光学素子に入射した無偏光の光を一方向に振動する偏光に効率よく変換して射出することができる。また、導光板、マイクロレンズアレイ等を用いる場合と比較して部品点数を削減し、照明装置をさらに小型化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態における光学素子の断面構造を示す模式図である。
【図２】図１の光学素子の回折領域の模式的な斜視図である。
【図３】図１の光学素子に入射した光の経路を説明する模式的な断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態における光学素子の断面構造を示す模式図である。
【図５】本発明の第３実施形態における照明装置の断面構造を示す模式図である。
【図６】本発明の第４実施形態における照明装置の断面構造を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の第１実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態の光学素子は、基板の入射側から入射した光を一方向に振動する偏光に変換して基板の射出側から射出させるものである。なお、以下の各図面では、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や部材毎に縮尺を適宜変更している。
図１は、本実施形態の光学素子の断面構造を部分的に示す模式図である。
【００２７】
図１に示すように、光学素子１は支持基板１０を備えている。支持基板１０の光の入射側の面１０ａには、入射側基板１１が接合されている。支持基板１０の光の射出側の面１０ｂには射出側基板１２が接合されている。支持基板１０、入射側基板１１及び射出側基板１２は、入射する光の波長に対して透明な基板である。これらの基板としては、例えばガラス基板（石英基板）等の無機材料からなる基板や、アクリル等の樹脂基板が用いられる。入射側基板１１及び射出側基板１２は、支持基板１０上への真空成膜による薄膜であってもよい。本実施形態では、支持基板１０、入射側基板１１及び射出側基板１２は、全て同一材料により形成され、これらの基板の合計の厚さは例えば約０．６ｍｍ程度である。
【００２８】
入射側基板１１には、入射領域Ａ１と反射領域Ａ３とが隣接して複数設けられている。射出側基板１２には、回折領域Ａ２と位相差領域Ａ４とが隣接して複数設けられている。
入射領域Ａ１における入射側基板１１の光の入射側の面１１ａは平坦になっている。
回折領域Ａ２は、入射領域Ａ１と支持基板１０を挟んで対向し、入射領域Ａ１と光の入射方向に重なるように設けられている。回折領域Ａ２における射出側基板１２の光の射出側には、回折構造部２とグリッド部３とが設けられている。
【００２９】
回折構造部２は、射出側基板１２の射出側の面１２ｂに設けられている。回折構造部２は、交互に配列された複数の凸部２ａ及び凹部２ｂを有している。本実施形態の凸部２ａ及び凹部２ｂの断面形状は矩形であるが、他の形状、例えば鋸歯形状であってもよい。回折構造部２は、射出側基板１２を加工することにより形成されている。
グリッド部３は、回折構造部２の表面に設けられている。グリッド部３は、一方向に延在するストライプ状の複数の細線３ａにより構成されている。各細線３ａは、例えばアルミニウム等の金属材料により形成されている。
【００３０】
図２（Ａ）は、本実施形態の光学素子１の回折領域Ａ２の模式的な斜視図である。
図２（Ａ）に示すように、回折構造部２の複数の凸部２ａと凹部２ｂは、一方向（Ｙ軸方向）に延在するストライプ状に設けられている。また、グリッド部３の複数の細線３ａは、凸部２ａ及び凹部２ｂの延在方向（Ｙ軸方向）に沿って延在するストライプ状に設けられている。
【００３１】
回折構造部２の凸部２ａの相互間隔（凹凸構造の周期）をδ（ｎｍ）、グリッド部の細線の相互間隔（グリッド周期）をｄ（ｎｍ）、入射光の波長をλ（ｎｍ）、各基板の構成材料の屈折率をｎ、光学素子１の周囲の空気の屈折率をｎair（＝１）、とする。本実施形態の光学素子１においては、この入射光の波長λと回折構造およびグリッド構造との間には下記の式（１）を満たす関係がある。
【００３２】
ｄ＜λ  かつ  λ／ｎ＜δ≦λ      …（１）
【００３３】
例えば、入射する光の波長がλ＝６００ｎｍ、各基板の構成材料の屈折率がｎ＝１．５（例えば、ＳｉＯ２の場合）である場合、上記（１）の関係を満たすためには、例えばグリッド周期をｄ＝１４０ｎｍ、凹凸構造の周期をδ＝６００ｎｍ、と設定することができる。
【００３４】
また、本実施形態では、回折構造部２の凸部２ａの高さ（凹部２ｂの深さ）ｇと、波長λ及び屈折率ｎは、下記の式（２）を満たす関係がある。
【００３５】
ｇ＝λ／４ｎ      …（２）
【００３６】
本実施形態において、凸部２ａの高さ（凹部２ｂの深さ）ｇは、入射する光を可視光とした場合には例えば１００ｎｍ程度である。また、グリッド部３の細線３ａの高さｈは、例えば２００ｎｍ程度であり、グリッド周期ｄは例えば１４４ｎｍ程度である。
【００３７】
回折領域Ａ２の回折構造部２及びグリッド部３は、光学素子１の入射側基板１１から入射した無偏光の光をＴＭ偏光（第１の偏光）とＴＥ偏光（第２の偏光）とに分離する機能を有する。また、ＴＭ偏光を透過させて光学素子１の射出側に射出させ、ＴＥ偏光を光学素子１の入射側に反射・回折させる機能を有する。ここで、ＴＭ偏光は細線３ａの延在方向に直交するＸ軸方向（第１の方向）に振動する偏光成分である。また、ＴＥ偏光は細線３ａの延在方向に平行なＹ軸方向（第２の方向）に振動する偏光成分である。
【００３８】
ここで、細線３ａの延在方向と凸部２ａの延在方向とは平行でなくてもよい。例えば、図２（Ｂ）に示すように、細線３ａが凸部２ａを斜めに横切るように細線３ａの延在方向を凸部２ａの延在方向と交差させるようにしてもよい。また、図２（Ｃ）に示すように、細線３ａの延在方向と凸部２ａの延在方向とを直交させるようにしてもよい。
【００３９】
図１に示すように、入射側基板１１の反射領域Ａ３には、回折領域Ａ２の回折構造部２と同様の反射用凸部４ａ及び反射用凹部４ｂを有する反射構造部４が設けられている。すなわち、ＴＥ偏光の波長をλ２、複数の反射用凸部４ａの相互間隔をδ２、各基板の構成材料の屈折率をｎとしたときに、これらのパラメータに下記の式（３）を満たす関係がある。
【００４０】
λ２／ｎ＜δ２≦λ２      …（３）
【００４１】
このような構成により反射構造部４は、回折領域Ａ２で反射・回折されたＴＥ偏光を光学素子１の射出側に反射・回折させるようになっている。一般的に、反射構造部４にはアルミ等の光反射率金属の薄膜を形成することが必要である。
【００４２】
射出側基板１２の位相差領域Ａ４には、半波長板５が設けられている。半波長板５は反射領域Ａ３で反射・回折されたＴＥ偏光をＴＭ偏光に変換して光学素子１の射出側へ射出させるようになっている。
【００４３】
次に、本実施形態の作用について説明する。
図３に示すように、無偏光の光Ｌが入射領域Ａ１から入射側基板１１に入射すると、入射した光Ｌは入射側基板１１及び支持基板１０を透過して射出側基板１２の回折領域Ａ２に到達する。回折領域Ａ２に到達した光Ｌは、回折構造部２及びグリッド部３によりＴＭ偏光Ｌ１とＴＥ偏光Ｌ２とに分離され、ＴＭ偏光Ｌ１は光学素子１の外部へ射出され、ＴＥ偏光Ｌ２は光Ｌの入射側に反射・回折される。回折領域Ａ２において反射・回折されたＴＥ偏光Ｌ２は、支持基板１０を透過して入射側基板１１の反射領域Ａ３に到達する。
【００４４】
反射領域Ａ３に到達したＴＥ偏光Ｌ２は、反射領域Ａ３の反射構造部４により光学素子１の射出側（射出側基板１２側）へ反射・回折されて位相差領域Ａ４に到達する。位相差領域Ａ４に到達したＴＥ偏光Ｌ２は、半波長板５によりＴＭ偏光Ｌ１に変換され、光学素子１の外部へ射出される。すなわち、光学素子１の入射側から入射領域Ａ１に入射した光ＬをＴＭ偏光Ｌ１に変換して、回折領域Ａ２と位相差領域Ａ４の双方から光学素子１の外部へ射出させることができる。したがって、本実施形態の光学素子１によれば、光学素子１に入射した無偏光の光Ｌを一方向に振動するＴＭ偏光Ｌ１に効率よく変換して外部へ射出することができる。
【００４５】
また、回折領域Ａ２において分離されたＴＥ偏光Ｌ２は光学素子１の光Ｌの入射側へ回折されて反射領域Ａ３に到達する。反射領域Ａ３に到達したＴＥ偏光Ｌ２は、反射領域Ａ３において光学素子１の射出側へ反射される。したがって、回折領域Ａ２によってＴＥ偏光Ｌ２を光学素子１の射出側へ回折させる場合と比較して、光学素子１の光射出方向の寸法を小さくすることができる。これにより、光学素子１を小型化させることができる。
【００４６】
また、回折領域Ａ２の回折構造部２及びグリッド部３を上記の式（１）の関係を満たすように設定することで、回折領域Ａ２に入射した光ＬをＴＭ偏光Ｌ１とＴＥ偏光Ｌ２に分離し、ＴＭ偏光Ｌ１を光学素子１の射出側に射出させ、ＴＥ偏光Ｌ２を反射領域Ａ３へ反射・回折させることができる。また、上記のような回折構造部２及びグリッド部３は、通常用いられる二束干渉露光を用いたフォトリソグラフィー法、エッチング法等の製造方法により、容易に形成することができる。
また、位相差領域Ａ４に半波長板５を設けることで、ＴＥ偏光Ｌ２をＴＭ偏光Ｌ１に変換することができる。
【００４７】
次に、本発明の第２実施形態について、図４を用いて説明する。本実施形態では、反射領域Ａ３において反射構造部４ではなく反射面６が形成されている点で、上述の第１実施形態で説明した光学素子と異なっている。その他の点は第一実施形態の光学素子と同様であるので、同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。
【００４８】
図４に示すように、本実施形態の光学素子１’では、入射側基板１１’の反射領域Ａ３にＴＥ偏光Ｌ２を光学素子１の射出側へ反射させる反射面６が形成されている。反射面６は、回折領域Ａ２において光学素子１の入射側へ反射・回折されたＴＥ偏光Ｌ２を光学素子１の射出側へ反射させるように角度θが調整されている。本実施形態では、入射側基板１１’は例えばアクリル等の樹脂材料をインジェクションモールド等により成形することにより形成されている。一般的に、反射面６には、アルミ等の光反射率金属の薄膜を形成することが必要である。
【００４９】
本実施形態の光学素子１’では、無偏光の光Ｌが入射領域Ａ１から入射側基板１１’に入射すると、入射した光Ｌは入射側基板１１’及び支持基板１０を透過して射出側基板１２の回折領域Ａ２に到達する。回折領域Ａ２に到達した光Ｌは、回折構造部２及びグリッド部３によりＴＭ偏光Ｌ１とＴＥ偏光Ｌ２とに分離され、ＴＭ偏光Ｌ１は光学素子１’の外部へ射出され、ＴＥ偏光Ｌ２は入射側に反射・回折される。回折領域Ａ２において反射・回折されたＴＥ偏光Ｌ２は、支持基板１０を透過して入射側基板１１’の反射領域Ａ３に到達する。
【００５０】
反射領域Ａ３に到達したＴＥ偏光Ｌ２は、反射領域Ａ３の反射面６により光学素子１’の射出側へ反射されて位相差領域Ａ４に到達する。位相差領域Ａ４に到達したＴＥ偏光Ｌ２は、半波長板５によりＴＭ偏光Ｌ１に変換され、光学素子１’の外部へ射出される。したがって、本実施形態の光学素子１’によれば、第１実施形態の光学素子１と同様の効果を得ることができる。加えて反射面６の形成は、反射領域Ａ３に反射構造部４を形成する場合と比較して容易である。したがって、光学素子１’の製造を容易にして生産性を向上させ、製造コストを低減することができる。
【００５１】
次に、本発明の第３実施形態について、図５を用いて説明する。本実施形態では、上述の第１実施形態において説明した光学素子１を備えた照明装置１００について説明する。第１実施形態において説明した光学素子１と同一の部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【００５２】
本実施形態の照明装置１００は、図１に示す光学素子１を備えた照明装置であって、光を射出する光源１１０と、光源１１０から射出された光Ｌを入射領域Ａ１へ導く導光板１２０と、導光板１２０により導かれた光Ｌを光学素子１の入射側基板１１へ入射させる複数のレンズ１３０からなるマイクロレンズアレイ１４０と、を有している。
【００５３】
光源１１０は、導光板１２０の端部に複数のＬＥＤをアレイ状に配置させたものが用いられる。
導光板１２０は、光学素子１のＴＭ偏光Ｌ１の射出方向に対して略垂直に設けられ、光学素子１の複数の入射領域Ａ１とＴＭ偏光Ｌ１の射出方向に重なるように配置されている。
マイクロレンズアレイ１４０は、光学素子１の複数の入射領域Ａ１に対応して設けられ、球面側が導光板１２０に接するように導光板１２０と光学素子１との間に配置されている。
【００５４】
このように構成することで、光源１１０から射出された光Ｌは導光板１２０内で反射を繰り返しながら光学素子１のＴＭ偏光Ｌ１の射出方向に対して略垂直方向に導かれ、光学素子１の各々の入射領域Ａ１に対応して設けられたマイクロレンズアレイ１４０の各々のレンズ１３０に入射する。マイクロレンズアレイ１４０の各々のレンズ１３０に入射した光Ｌは、レンズ１３０の球面により反射され光学素子１の入射領域Ａ１に入射する。
【００５５】
本実施形態の照明装置１００によれば、導光板１２０の側方に配置された複数のＬＥＤを用いた光源１１０により光Ｌを集約させて光量を高めつつ、マイクロレンズアレイ１４０により光源１１０の光を入射領域Ａ１に入射させることができる。そして、入射した無偏光の入射光Ｌを一方向に振動するＴＭ偏光Ｌ１に効率よく変換して射出することができ、従来よりも照明装置１００を小型化させることができる。また、照明装置１００を液晶プロジェクターの照明装置として用いることで、液晶プロジェクターを小型化することができる。
【００５６】
次に、本発明の第４実施形態について、図６を用いて説明する。本実施形態では、光学素子１の入射領域Ａ１に、ＬＥＤ光源２１０が設けられている点で上述の第３実施形態で説明した照明装置１００と異なっている。その他の点は第３実施形態と同様であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【００５７】
本実施形態の照明装置２００は、光学素子１の入射領域Ａ１に、複数のＬＥＤがアレイ状に配置されたＬＥＤ光源２１０が設けられている。
このように構成することで、第３実施形態の照明装置１００と同様に無偏光の入射光Ｌを一方向に振動するＴＭ偏光Ｌ１に効率よく変換して射出することができる。また、導光板１２０、マイクロレンズアレイ１４０等を用いる場合と比較して部品点数を削減し、照明装置２００をさらに小型化させることができる。これにより、照明装置２００を液晶プロジェクターの照明装置として用いることで、液晶プロジェクターの小型化を実現することができる。また、一枚の基板上にアレイ状の回折格子パターンを形成可能であるため、生産性を著しく向上させることができる。
【００５８】
尚、この発明は上述した実施の形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、上述の実施形態では、複数の基板からなる光学素子について説明したが、一の基板を用いて光学素子を形成してもよい。
また、回折構造部の一方向に延在する凸部の短手方向の断面形状は、鋸歯状であってもよい。このように凸部の断面形状を鋸歯状にすることで、特定の次数と波長に対して高い回折効率を得ることができる。
また、照明装置は第２実施形態において説明した光学素子を用いたものであってもよい。
また、ＬＥＤ光源と光学素子の入射領域との間にフォトニック結晶を設けてもよい。これによりＬＥＤ光源の光をより効率よく入射領域へ入射させることができる。
【符号の説明】
【００５９】
１，１’  光学素子、２  回折構造部、２ａ  凸部、３  グリッド部、３ａ  細線、４  反射構造部、４ａ  反射用凸部、５  半波長板、６  反射面、１０  支持基板（基板）、１１，１１’  入射側基板（基板）、１２  射出側基板（基板）、１００  照明装置、１１０  光源、１２０  導光板、１３０  レンズ、２００  照明装置、２１０  ＬＥＤ光源（ＬＥＤ）、Ａ１  入射領域、Ａ２  回折領域、Ａ３  反射領域、Ａ４  位相差領域、Ｌ  光、Ｌ１  ＴＭ偏光（第１の偏光）、Ｌ２  ＴＥ偏光（第２の偏光）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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