(57)【要約】【課題】偏光性が向上した直線偏光光を射出することができると共に優れたコントラストを有する偏光子、量産化が容易で安価な偏光子が得られる偏光子の製造方法およびその偏光子を用いたプロジェクターを提供する。【解決手段】偏光子１は、断面形状が正方形を成した立方柱のそれぞれの面が、平行する光入射面１ａおよび光射出面１ｂに対して４５°の角度で光入射面１ａおよび光射出面１ｂに沿って並列配置された複数のガラス材１１と、隣り合うガラス材１１の一方の正方形の面を直角二等辺として斜面が光入射面１ａを形成するガラス材１２と、隣り合うガラス材１１の他方の正方形の断面形状の面を直角二等辺として斜面が光射出面１ｂを形成するガラス材１３との３列のガラス材より構成され、それぞれのガラス材の斜面の界面に偏光分離膜１４が形成されている。偏光子１は、光入射面に入射した光から一種類の直線偏光光のみを光射出面から射出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光が入射する入射面と直線偏光光が射出する射出面を備える偏光子であって、
前記入射面と前記射出面に対して略４５°の角度で交差する斜面を有し、前記斜面同士が互いに交差する交線を有し、前記交線は前記入射面および前記射出面に沿って並列配置され、
前記斜面の界面は偏光分離膜を備え、前記偏光分離膜は前記入射光を偏光方向が互いに直交する二種類の直線偏光光に分離すると共に、一方の前記直線偏光光を透過し、他方の前記直線偏光光を反射し、
前記入射面より入射した前記入射光の一部が複数の前記偏光分離膜を通過することを特徴とする偏光子。
【請求項２】
入射光が入射する入射面と直線偏光光が射出する射出面を備える偏光子であって、
前記入射面と前記射出面に対して略４５°の角度で交差する斜面を有し、前記斜面同士が互いに交差する交線を有し、前記交線は前記入射面および前記射出面に沿って並列配置され、
前記斜面の界面は偏光分離膜を備え、前記偏光分離膜は前記入射光を偏光方向が互いに直交する二種類の直線偏光光に分離すると共に、一方の前記直線偏光光を透過し、他方の前記直線偏光光を反射し、
前記入射面より入射した前記入射光の一部が複数の前記偏光分離膜を通過し、
前記入射面と前記射出面との間に、前記入射面および前記射出面に沿って並列配置された交線の列が、少なくとも１列から３列の内のいずれか一つを備えた構成を有することを特徴とする偏光子。
【請求項３】
矩形状を成した透光性基板の一方の面上に入射光を偏光方向が互いに直交する二種類の直線偏光光に分離すると共に、一方の前記直線偏光光を透過し、他方の前記直線偏光光を反射する金属酸化膜より成る偏光分離膜を形成する偏光分離膜形成工程−１と、
複数の前記透光性基板の前記偏光分離膜が形成された面を一方向に揃えて、板厚方向に順次重ねて貼り合わせたガラスブロックを形成するガラスブロック形成工程と、
前記ガラスブロックを前記透光性基板の板厚間隔で前記偏光分離膜が形成された面に直交し互いに略平行な複数の切断線に沿って切断し、複数の板状の分割ユニットを形成するガラスブロック切断工程と、
前記分割ユニットの一方の面上に前記偏光分離膜を形成して素子ユニットを得る偏光分離膜形成工程−２と、
複数の前記素子ユニットの前記偏光分離膜が形成された面を一方向に揃えて、それぞれの一方面における端部が略４５°の傾斜角度を成すように階段状に順次重ねて貼り合わせた素子ブロックを形成する素子ブロック形成工程と、
前記素子ブロックを前記透光性基板の板厚の２倍または３倍の間隔で素子ブロックの表面と略４５°の角度を成した互いに略平行な複数の切断線に沿って切断する素子ブロック切断工程と、
を備えたことを特徴とする偏光子の製造方法。
【請求項４】
光源と、前記光源から射出される光の内、偏光方向が互いに直交する二種類の直線偏光光のいずれか一方を選択する偏光変換素子と、前記偏光変換素子で選択された偏光光を複数の色光に分離する色光分離光学系と、前記色光分離光学系により分離された複数の色光をそれぞれ画像情報に応じて変調する電気光学装置と、それぞれの前記電気光学装置で変調された前記複数の色光を合成して画像を形成する色光合成光学系と、前記色光合成光学系で合成した画像を表示画面上に表示する投射光学系と、を備えたプロジェクターであって、
前記光源と前記複数の色光をそれぞれ変調する電気光学装置の内の少なくも一つの前記電気光学装置との間に、
入射光が入射する入射面と直線偏光光が射出する射出面を備える偏光子であって、
前記入射面と前記射出面に対して略４５°の角度で交差する斜面を有し、前記斜面同士が互いに交差する交線を有し、前記交線は前記入射面および前記射出面に沿って並列配置され、
前記斜面の界面は偏光分離膜を備え、前記偏光分離膜は前記入射光を偏光方向が互いに直交する二種類の直線偏光光に分離すると共に、一方の前記直線偏光光を透過し、他方の前記直線偏光光を反射し、
前記入射面より入射した前記入射光の一部が複数の前記偏光分離膜を通過する偏光子を備えたことを特徴とするプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏光子、偏光子の製造方法およびプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
偏光子は自然光（無偏光）や円偏光などのランダム光から直線偏光を得るための光学素子であり、吸収型偏光子、反射型偏光子、薄膜型偏光子、複屈折型偏光子など、様々な構成の偏光子が提案されている。これら偏光子は、高解像度スペクトルカメラや蛍光顕微鏡などに用いられる分光フィルター（液晶フィルター）、光の偏光情報を得るための各種計測機器およびプロジェクターなどに広く使用されている。
また、プロジェクターにおいては、より鮮明な画像を実現するために、光源ランプの高輝度化が急激に進展し、耐熱性や耐光性などの信頼性の面から偏光子を始めとする光学素子の無機化が図られている。
【０００３】
無機偏光子としては、例えば、基板上に複数の金属ワイヤーグリッドを有する金属ワイヤーグリッド偏光子（例えば、特許文献１参照）や、自己クローニング成膜によるフォトニック結晶構造を有する偏光子（例えば、特許文献２参照）が開発されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２２０９２１号公報
【特許文献２】特開２００６−３３７８６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に示されるような金属ワイヤーグリッド偏光子は、耐熱性に優れ、赤色波長帯および緑色波長帯における無機化に成功しているが、青色波長帯においては、波長が短く１００ｎｍ程度の細かい周期構造を必要とするなど、その作製に難易度の高い技術が要求される。また、コントラストが低いと言う課題も有する。一方、特許文献２に示されるようなフォトニック結晶構造を有する偏光子（偏光分離素子）は、耐熱性やコントラストに優れ、青色波長帯に対応することも可能であるが、表面に周期的な凹凸がほどこされた基板上に、自己クローニング法などを用いて、屈折率の異なる誘電体膜を交互に１５０層程度積層した多層膜を成膜する必要がある。また、各層の成膜毎に表面を平坦化するエッチングを行うなど、難易度の高い加工技術を必要とし、加工の困難さ、製造コストが嵩むなどの不具合が存在する。
したがって、可視光波長域、特に青色波長帯にも対応して、耐熱性およびコントラストに優れると共に、量産化が容易で安価な偏光子が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
本適用例に係る偏光子は、入射光が入射する入射面と直線偏光光が射出する射出面を備える偏光子であって、前記入射面と前記射出面に対して略４５°の角度で交差する斜面を有し、前記斜面同士が互いに交差する交線を有し、前記交線は前記入射面および前記射出面に沿って並列配置され、前記斜面の界面は偏光分離膜を備え、前記偏光分離膜は前記入射光を偏光方向が互いに直交する二種類の直線偏光光に分離すると共に、一方の前記直線偏光光を透過し、他方の前記直線偏光光を反射し、前記入射面より入射した前記入射光の一部が複数の前記偏光分離膜を通過することを特徴とする。
【０００８】
これによれば、入射光が入射する入射面と直線偏光光が射出する射出面を備える偏光子が、入射面と射出面に対して略４５°の角度で交差する斜面を有し、斜面同士が互いに交差する交線を有し、交線は入射面および射出面に沿って並列配置され、斜面の界面は偏光分離膜を備え、偏光分離膜は入射光を偏光方向が互いに直交する二種類の直線偏光光に分離すると共に、一方の直線偏光光を透過し、他方の直線偏光光を反射し、入射面より入射した入射光の一部が複数の偏光分離膜を通過することにより、偏光性が向上した直線偏光光を射出することができると共に、優れたコントラストを有する偏光子が得られる。ここで偏光性が向上したとは、異なる偏光成分が含まれて射出される比率がより一層低いということである。また、Ｐ偏光光に対して光透過率が高く、しかも斜め入射特性に優れたコントラスト特性を有する偏光子が得られる。
【０００９】
［適用例２］
本適用例に係る偏光子は、入射光が入射する入射面と直線偏光光が射出する射出面を備える偏光子であって、前記入射面と前記射出面に対して略４５°の角度で交差する斜面を有し、前記斜面同士が互いに交差する交線を有し、前記交線は前記入射面および前記射出面に沿って並列配置され、前記斜面の界面は偏光分離膜を備え、前記偏光分離膜は前記入射光を偏光方向が互いに直交する二種類の直線偏光光に分離すると共に、一方の前記直線偏光光を透過し、他方の前記直線偏光光を反射し、前記入射面より入射した前記入射光の一部が複数の前記偏光分離膜を通過し、前記入射面と前記射出面との間に、前記入射面および前記射出面に沿って並列配置された交線の列が、少なくとも１列から３列の内のいずれか一つを備えた構成を有することを特徴とする。
【００１０】
これによれば、入射光が入射する入射面と直線偏光光が射出する射出面を備える偏光子が、入射面と射出面に対して略４５°の角度で交差する斜面を有し、斜面同士が互いに交差する交線を有し、交線は入射面および射出面に沿って並列配置され、斜面の界面は偏光分離膜を備え、偏光分離膜は入射光を偏光方向が互いに直交する二種類の直線偏光光に分離すると共に、一方の直線偏光光を透過し、他方の直線偏光光を反射し、入射面より入射した入射光の一部が複数の偏光分離膜を通過し、入射面と射出面との間に、入射面および射出面に沿って並列配置された交線の列が、少なくとも１列から３列の内のいずれか一つを備えることにより、偏光性が向上した直線偏光光を射出することができると共に、優れたコントラストを有する偏光子が得られる。ここで偏光性が向上したとは、異なる偏光成分が含まれて射出される比率がより一層低いということである。また、Ｐ偏光光に対して光透過率が高く、しかも斜め入射特性に優れたコントラスト特性を有する偏光子が得られる。
【００１１】
［適用例３］
本適用例に係る偏光子の製造方法は、矩形状を成した透光性基板の一方の面上に、入射光を偏光方向が互いに直交する二種類の直線偏光光に分離すると共に、一方の前記直線偏光光を透過し、他方の前記直線偏光光を反射する金属酸化膜より成る偏光分離膜を形成する偏光分離膜形成工程−１と、複数の前記透光性基板の前記偏光分離膜が形成された面を一方向に揃えて、板厚方向に順次重ねて貼り合わせたガラスブロックを形成するガラスブロック形成工程と、前記ガラスブロックを前記透光性基板の板厚間隔で前記偏光分離膜が形成された面に直交し互いに略平行な複数の切断線に沿って切断し、複数の板状の分割ユニットを形成するガラスブロック切断工程と、前記分割ユニットの一方の面上に前記偏光分離膜を形成して素子ユニットを得る偏光分離膜形成工程−２と、複数の前記素子ユニットの前記偏光分離膜が形成された面を一方向に揃えて、それぞれの一方面における端部が略４５°の傾斜角度を成すように階段状に順次重ねて貼り合わせた素子ブロックを形成する素子ブロック形成工程と、前記素子ブロックを前記透光性基板の板厚の２倍または３倍の間隔で素子ブロックの表面と略４５°の角度を成した互いに略平行な複数の切断線に沿って切断する素子ブロック切断工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
この製造方法によれば、矩形状を成した透光性基板の一方の面上に、入射光を偏光方向が互いに直交する二種類の直線偏光光に分離すると共に、一方の直線偏光光を透過し、他方の直線偏光光を反射する金属酸化膜より成る偏光分離膜を形成する偏光分離膜形成工程−１と、複数の透光性基板の偏光分離膜が形成された面を一方向に揃えて、板厚方向に順次重ねて貼り合わせたガラスブロックを形成するガラスブロック形成工程と、ガラスブロックを透光性基板の板厚間隔で偏光分離膜が形成された面に直交し互いに略平行な複数の切断線に沿って切断し、複数の板状の分割ユニットを形成するガラスブロック切断工程と、分割ユニットの一方の面上に偏光分離膜を形成して素子ユニットを得る偏光分離膜形成工程−２と、複数の素子ユニットの偏光分離膜が形成された面を一方向に揃えて、それぞれの一方面における端部が略４５°の傾斜角度を成すように階段状に順次重ねて貼り合わせた素子ブロックを形成する素子ブロック形成工程と、素子ブロックを透光性基板の板厚の２倍または３倍の間隔で素子ブロックの表面と略４５°の角度を成した互いに略平行な複数の切断線に沿って切断する素子ブロック切断工程と、を備えることにより、素子ブロックを切断する切り代を考慮することなく、一度に多数の偏光子を得ることができる。すなわち、量産化が容易で、しかも安価な偏光子を得ることができる。
また、透光性基板の板厚、透光性基板の平面サイズおよび使用枚数を適宜選択することで、所望の平面サイズ又は／及び厚さの偏光子を容易に得ることができる。
【００１３】
［適用例４］
本適用例に係るプロジェクターは、光源と、前記光源から射出される光の内、偏光方向が互いに直交する二種類の直線偏光光のいずれか一方を選択する偏光変換素子と、前記偏光変換素子で選択された偏光光を複数の色光に分離する色光分離光学系と、前記色光分離光学系により分離された複数の色光をそれぞれ画像情報に応じて変調する電気光学装置と、それぞれの前記電気光学装置で変調された前記複数の色光を合成して画像を形成する色光合成光学系と、前記色光合成光学系で合成した画像を表示画面上に表示する投射光学系と、を備えたプロジェクターであって、前記光源と前記複数の色光をそれぞれ変調する電気光学装置の内の少なくも一つの前記電気光学装置との間に、入射光が入射する入射面と直線偏光光が射出する射出面を備える偏光子であって、前記入射面と前記射出面に対して略４５°の角度で交差する斜面を有し、前記斜面同士が互いに交差する交線を有し、前記交線は前記入射面および前記射出面に沿って並列配置され、前記斜面の界面は偏光分離膜を備え、前記偏光分離膜は前記入射光を偏光方向が互いに直交する二種類の直線偏光光に分離すると共に、一方の前記直線偏光光を透過し、他方の前記直線偏光光を反射し、前記入射面より入射した前記入射光の一部が複数の前記偏光分離膜を通過する偏光子を備えたことを特徴とする。
【００１４】
これによれば、光源と、光源から射出される光の内、偏光方向が互いに直交する二種類の直線偏光光のいずれか一方を選択する偏光変換素子と、偏光変換素子で選択された偏光光を複数の色光に分離する色光分離光学系と、色光分離光学系により分離された複数の色光をそれぞれ画像情報に応じて変調する電気光学装置と、それぞれの電気光学装置で変調された複数の色光を合成して画像を形成する色光合成光学系と、色光合成光学系で合成した画像を表示画面上に表示する投射光学系とを備えたプロジェクターにおいて、光源と複数の色光をそれぞれ変調する電気光学装置の内の少なくも一つの電気光学装置との間に、入射光が入射する入射面と直線偏光光が射出する射出面を備える偏光子であって、入射面と射出面に対して略４５°の角度で交差する斜面を有し、斜面同士が互いに交差する交線を有し、交線は入射面および射出面に沿って並列配置され、斜面の界面は偏光分離膜を備え、偏光分離膜は入射光を偏光方向が互いに直交する二種類の直線偏光光に分離すると共に、一方の直線偏光光を透過し、他方の直線偏光光を反射し、入射面より入射した入射光の一部が複数の偏光分離膜を通過する偏光子を備えることにより、明るく、しかも優れたコントラスト特性を有するプロジェクターが得られる。
また、偏光子の構成要素が無機物で構成されているので、光源と波長が短くパワーの強い青色光を変調する電気光学装置との間、又は／及び光源と光量が多く明るいルーメンの緑色光を変調する電気光学装置との間に配置して用いることにより、耐光性、耐熱性に優れ、しかもコントラストの優れた画像を表示することができるプロジェクターが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。
本実施形態の偏光子は、可視光波長域（４２０ｎｍ〜６８０ｎｍ程度）における青色波長域（４３０ｎｍ〜５００ｎｍ程度）、緑色波長域（５００ｎｍ〜５９０ｎｍ）および赤色波長域（５９０ｎｍ〜６８０ｎｍ）に、それぞれ個別に対応することが可能な光学素子であり、例えば、入射する光（Ｓ偏光光＋Ｐ偏光光）から一種類の直線偏光光を射出する光学素子として、透過型プロジェクター、反射型プロジェクターなどにおける各種表示パネルの光入射側に配置して用いる反射型偏光子として好ましく用いることができる。
【００１６】
図１は本実施形態に係る偏光子（２段構造の偏光子、偏光分離膜の交点が入射面に沿って１列に配置されている）の構成を模式的に示す説明図であり、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面における断面図である。なお、これらの図面は、説明の便宜のために各構成要素の寸法、比率および構成基材の数などを実際のものとは異ならせてある。
【００１７】
図１（ａ）および図１（ｂ）において、偏光子１は、断面形状が正方形を成した立方柱のそれぞれの面が、平行する入射面としての光入射面１ａおよび射出面としての光射出面１ｂに対して４５°の角度で光入射面１ａおよび光射出面１ｂに沿って並列配置された複数の透光性基材としてのガラス材１１（但し、両側最端部はガラス材１１を二等分した三角柱形状を成している）と、隣り合うガラス材１１の一方の正方形の断面形状の面を直角二等辺として斜辺（斜面）が光入射面１ａを形成する直角二等辺三角柱から成る透光性基材としてのガラス材１２と、隣り合うガラス材１１の他方の正方形の断面形状の面を直角二等辺として斜面が光射出面１ｂを形成する直角二等辺三角柱から成る透光性基材としてのガラス材１３とを有する。すなわち、偏光子１は、ガラス材１１〜ガラス材１３の３列のガラス材から成る。
【００１８】
したがって、光入射面１ａおよび光射出面１ｂに沿って並列配置された断面形状が正方形を成したそれぞれのガラス材１１のｚ方向（図１（ａ）中に示す）における正方形の頂点が、光入射面１ａおよび光射出面１ｂ上に位置している。こうしたガラス材１１、ガラス材１２およびガラス材１３は、互いの斜面同士が接着あるいは分子接合によって接合され、それぞれの斜面（界面）に偏光分離膜１４が形成されている。接着は、例えばＵＴ２０（（株）アーデル製）などの紫外線硬化型光学接着剤を用いておこなう。また、分子接合はプラズマ表面処理による直接接合などを用いておこなう。
なお、偏光子１を構成するガラス材１２およびガラス材１３は、並列配置された複数のガラス材１１を複数列（複数段）重ね合わせた状態で、一列に並列配置された複数のガラス材１１の正方形断面の頂点に沿って切断して形成される。このことについては、後述する偏光子１の製造方法において説明する。
【００１９】
また、偏光子１は、立方柱より成るガラス材１１および直角二等辺三角柱より成るガラス材１２，１３が、図１（ａ）中に示すｙ方向に延伸し、正面視、矩形形状を成している。矩形形状の大きさや光入射面１ａと光射出面１ｂとの間隔などは、用いる機器に対応して任意に設定することができるが、本実施形態における偏光子１は、例えば、矩形形状の一辺の長さが１４ｍｍ程度の正方形、光入射面１ａと光射出面１ｂとの間隔は４ｍｍ程度であり、透過型プロジェクターにおける表示パネル（ライトバルブ）の光入射側に配置して用いる反射型偏光子として好ましく用いることができる。
【００２０】
ガラス材１１，１２，１３の材質は、透光性を有する基材（透光性基材）であれば限定されない。したがって、白板ガラス、各種光学ガラス、ホウケイ酸ガラスおよび青板ガラスなどを用いることができる。本実施形態におけるガラス材１１，１２は、例えば白板ガラスよりなる。
【００２１】
偏光分離膜１４は、誘電体多層膜で形成される。誘電体多層膜は、例えば、ＳｉＯ2（二酸化ケイ素）、ＭｇＦ2（フッ化マグネシウム）、などの低屈折率層や、Ｌａ0.5Ａｌ1.5Ｏ3（ランタンアルミネート）の中屈折率層、ＴｉＯ2（二酸化チタン）、Ｔａ2Ｏ5（酸化タンタル）などの高屈折率層を、所定の順序および光学膜厚で形成された多層膜が挙げられる。
【００２２】
偏光分離膜１４は、入射する光線束（Ｓ偏光光＋Ｐ偏光光）を、Ｓ偏光の部分光線束（Ｓ偏光光、すなわちＴＥ波）とＰ偏光の部分光線束（Ｐ偏光光、すなわちＴＭ波）とに分離して、一方の偏光光を反射し、他方の偏光光を透過する機能（偏光分離機能）を有する。
また、偏光分離膜１４は、各誘電体材料を真空蒸着法、スパッタリング法またはイオンプレーティング法などを用いて成膜して形成される。
【００２３】
こうした偏光分離膜１４の具体的な膜構成を説明する。
「表１」は、青色波長域（４３０ｎｍ〜５００ｎｍ程度）の偏光分離機能を有する偏光分離膜１４の膜構成の一例を示す。なお、以下に示す偏光分離膜１４の膜構成は、設計波長７００ｎｍ、入射角度４５°における設計値である。
【００２４】
また、「表１」には、偏光分離膜１４を構成する層Ｎｏ．に対する膜材料、光学膜厚（ｎｄ）、物理膜厚（ｄ（ｎｍ））を示す。層Ｎｏ．は、成膜されるガラス材１１，１２，１３の表面側から順に１層、２層、３層…と表す。
【００２５】
【表１】
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「表１」に示すように、偏光分離膜１４は、Ｌａ0.5Ａｌ1.5Ｏ3（ランタンアルミネート）とＭｇＦ2（フッ化マグネシウム）とが交互に積層された、３１層の誘電体多層膜で構成されている。
Ｌａ0.5Ａｌ1.5Ｏ3を１層目として、２層目にＭｇＦ2、以後３層目〜３０層目にＬａ0.5Ａｌ1.5Ｏ3とＭｇＦ2とが交互に成膜されて、最上層の３１層目にＬａ0.5Ａｌ1.5Ｏ3が成膜されている。
【００２６】
なお、この偏光分離膜１４の偏光分離機能は、多層膜の膜構成で性能が決定されることから、同一構造の膜設計で緑色波長域（５００ｎｍ〜５９０ｎｍ程度）や赤色波長域（５９０ｎｍ〜６８０ｎｍ程度）に対応することができる。すなわち、青色波長域対応、緑色波長域対応および赤色波長域対応が選択可能である。
「表２」に緑色波長域の偏光分離機能を有する偏光分離膜の膜構成を示し、「表３」に赤色波長域の偏光分離機能を有する偏光分離膜の膜構成を示す。
なお、緑色波長域対応の偏光分離膜の膜構成は、設計波長８００ｎｍ、入射角度４５°における設計値であり、赤色波長域対応の偏光分離膜の膜構成は、設計波長９８０ｎｍ、入射角度４５°における設計値である。
【００２７】
【表２】
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【００２８】
【表３】
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「表２」および「表３」には、「表１」の場合と同様に、偏光分離膜を構成する層Ｎｏ．に対する膜材料と共に、光学膜厚（ｎｄ）、物理膜厚（ｄ（ｎｍ））を示す。層Ｎｏ．は、成膜されるガラス材１１，１２，１３の表面側から順に１層、２層、３層…と表す。
【００２９】
このように構成された偏光分離膜１４を介して互いに隣り合うガラス材１１、ガラス材１２およびガラス材１３同士は、互いの接合面に形成した、例えば主材料がポリオルガノシロキサンより成るプラズマ重合膜を活性化して貼り合わせる分子接合により接合されている。
【００３０】
次に、このように構成された偏光子１に入射する入射光の動作について、図１（ｂ）を参照して説明する。
【００３１】
図１（ｂ）において、光入射面１ａおよび光射出面１ｂに略９０°の角度で直交するシステム光軸ＡＬに沿って偏光子１の光入射面１ａに入射した光線束（Ｓ偏光光＋Ｐ偏光光）は、ガラス材１１とガラス材１２との界面に形成された偏光分離膜１４ａに、略４５°の入射角で入射して、互いに直交する第１の直線偏光光としてのＳ偏光光と、第２の直線偏光光としてのＰ偏光光との２つの部分光線束に分離される。そして、偏光分離膜１４ａにおいて分離されたＰ偏光光は偏光分離膜１４ａを透過して光射出面１ｂ側に向かう。一方、偏光分離膜１４ａにおいて分離されたＳ偏光光は、偏光分離膜１４ａで反射されて光入射面１ａ側に向かい、光入射面１ａから射出される。
【００３２】
なお、偏光分離膜１４ａにおいて分離されて偏光分離膜１４ａを透過したＰ偏光光には、偏光分離膜１４ａにおいて分離されずに透過した一部のＳ偏光光や、迷光（Ｓ偏光光＋Ｐ偏光光）が含まれる。こうした偏光分離膜１４（１４ａおよび後述する１４ｂ）を透過して、一部のＳ偏光光や迷光を含むＰ偏光光についても、以後の説明においてはＰ偏光光と表す。
【００３３】
そして、ガラス材１１とガラス材１２の界面に形成された偏光分離膜１４ａを透過して光射出面１ｂ側に向かうＰ偏光光は、ガラス材１２とガラス材１３との界面に形成された偏光分離膜１４ｂに入射する。偏光分離膜１４ｂでは、一部のＳ偏光光や迷光を含むＰ偏光光が、再びＳ偏光光とＰ偏光光との２つの部分光線束に分離されて、Ｐ偏光光は偏光分離膜１４ｂを透過して光射出面１ｂ側に向かい、Ｓ偏光光（図１（ｂ）中に一点鎖線で示す）は偏光分離膜１４ｂで反射されて光入射面１ａ側に向かう。
【００３４】
すなわち、偏光子１の光入射面１ａに入射した光（Ｓ偏光光＋Ｐ偏光光）は、２つの界面に形成された偏光分離膜１４ａ，１４ｂを通過することによって、一種類のＰ偏光光（直線偏光光）のみが、光射出面１ｂからシステム光軸ＡＬに略平行方向に射出される。
【００３５】
このように光入射面１ａに入射した光の主光線（中心軸）が、光入射面１ａに略９０°の角度で直交するシステム光軸ＡＬに沿う方向に形成された２つの偏光分離膜１４を通過または反射するように構成された偏光子を、本実施形態において２段構造のプレート型偏光子（偏光子）と呼称する。したがって、以後の説明においてシステム光軸ＡＬに沿う方向に形成された３つの偏光分離膜を通過または反射するように構成された偏光子を、３段構造のプレート型偏光子と呼称する。また、一つの偏光分離膜を通過または反射するように構成された偏光子を、１段構造のプレート型偏光子と呼称する。なお、以後においてプレート型偏光子を偏光子と表す場合がある。
【００３６】
次に、偏光子（２段構造の偏光子）１の偏光分離特性を図２〜図４に示す。また、比較のために従来の偏光子における偏光分離特性を図５〜図７に示す。
なお、それぞれの偏光子の偏光分離特性は、積分球付分光光度計を用いて測定した。
【００３７】
ここで、従来の偏光子とは、「特開２００３−２４０９５６号公報」に提案されているような、ガラス材の斜面同士の交線（界面）がＸ形状に交わらない１段構造のプレート型偏光子であり、その概略構成を図１７に示す。
図１７（ａ）は従来の偏光子を模式的に示す正面図であり、図１７（ｂ）は図１７（ａ）のＢ−Ｂ断面における断面図である。
【００３８】
図１７（ａ）および図１７（ｂ）において、偏光子２０は、断面形状が直角二等辺三角形を成して、図１７（ａ）中に示すｙ方向に延伸する直角二等辺三角柱より成る多数のガラス材２１が、光入射面２０ａおよび光射出面２０ｂに沿って互い違いに並列配置して、互いの斜面同士が、例えば分子接合によって接合され、正面視、矩形形状を成している（但し、両側最端部はガラス材２１を二等分した三角柱形状を成している）。また、ガラス材２１同士が接合された直角二等辺三角形の斜面（界面）には、偏光分離膜２２が形成されている。すなわち、偏光子２０は、２列のガラス材２１から成る。
【００３９】
このように構成された偏光子２０は、光入射面２０ａおよび光射出面２０ｂに略９０°の角度で直交するシステム光軸ＡＬに沿って光入射面２０ａに入射した光線束（Ｓ偏光光＋Ｐ偏光光）は、ガラス材２１の界面に形成された偏光分離膜２２に、略４５°の入射角で入射して、Ｓ偏光光とＰ偏光光との２つの部分光線束に分離される。そして、偏光分離膜２２において分離されたＰ偏光光は偏光分離膜２２を透過して光射出面２０ｂ側に向かい、光射出面２０ｂから射出される。一方、偏光分離膜２２において分離されたＳ偏光光は、偏光分離膜２２で反射されて光入射面２０ａ側に向かい、光入射面２０ａから射出される。すなわち、偏光子２０は、入射光線束が偏光分離膜２２を１回通過または反射するように構成された１段構造の偏光子を成している。
【００４０】
図２は、「表１」に示す青色波長域対応の偏光分離膜が形成された２段構造の偏光子の分光透過率特性を示すグラフあり、図３は「表２」に示す緑色波長域対応の偏光分離膜が形成された２段構造の偏光子の分光透過率特性を示すグラフである。図４は、「表３」に示す赤色波長域対応の偏光分離膜が形成された２段構造の偏光子の分光透過率特性を示すグラフである。
したがって、「表１」に示す青色波長域対応の偏光分離膜が形成された偏光子を偏光子１Ｂ、「表２」に示す緑色波長域対応の偏光分離膜が形成された偏光子を偏光子１Ｇ、「表３」に示す赤色波長域対応の偏光分離膜が形成された偏光子を偏光子１Ｒと表す。
【００４１】
同様に、図５は、「表１」に示す青色波長域対応の偏光分離膜が形成された従来の偏光子（上記した図１７に示す偏光子２０）における分光透過率特性を示すグラフあり、図６は「表２」に示す緑色波長域対応の偏光分離膜が形成された従来の偏光子における分光透過率特性を示すグラフである。図７は、「表３」に示す赤色波長域対応の偏光分離膜が形成された従来の偏光子における偏光子の分光透過率特性を示すグラフである。
したがって、青色波長域対応の偏光分離膜が形成された従来の偏光子を偏光子２０Ｂ、緑色波長域対応の偏光分離膜が形成された従来の偏光子を偏光子２０Ｇ、赤色波長域対応の偏光分離膜が形成された従来の偏光子を偏光子２０Ｒと表す。
【００４２】
なお、図２〜図４および図５〜図７に示す分光透過率特性のグラフには、それぞれの偏光子における入射光の斜め入射特性を併せて示す。
斜め入射特性は、前記図１（ｂ）に示すように、入射光がシステム光軸ＡＬに沿って偏光子１および偏光子２０の光入射面１ａ，２０ａに垂直入射する角度（すなわち、偏光分離膜１４ａ，２２が形成された面に対して４５°で入射する角度）を入射角度０°と表したとき、「０°、＋５°（偏光分離膜に入射する角度は、屈折の影響により４８．３°）および−５°（偏光分離膜に入射する角度は、屈折の影響により４１．７°）」、または「０°、±５°」における分光透過率特性をグラフ中に示す。
【００４３】
また、図２〜図４および図５〜図７に示す分光透過率特性のグラフは、共に、横軸に波長（ｎｍ）、縦軸に透過率（％）を示す。
図２および図５は青色波長域（４３０ｎｍ〜５００ｎｍ）を含む波長領域４００ｎｍ〜５２０ｎｍ範囲における１ｎｍ毎の計測値を結んだ線図であり、図３および図６は緑色波長域（５００ｎｍ〜５９０ｎｍ）を含む波長領域４８０ｎｍ〜６１０ｎｍ範囲における１ｎｍ毎の計測値を結んだ線図であり、図４および図７は赤色波長域（５９０ｎｍ〜６８０ｎｍ）を含む波長領域５６０ｎｍ〜７００ｎｍ範囲における１ｎｍ毎の計測値を結んだ線図である。
【００４４】
図２（ａ）は、青色波長域対応の偏光分離膜が形成された２段構造の偏光子（偏光子１Ｂ）におけるＰ偏光光（ＴＭ波）の分光透過率（透過偏光成分透過率）の特性曲線を示し、線図Ｂ２ａは入射角度０°、線図Ｂ２ｂは入射角度±５°における特性曲線を示す。
図２（ｂ）は、偏光子１ＢにおけるＳ偏光光（ＴＥ波）の分光透過率（非透過偏光成分透過率）特性を示すが、入射角度０°および入射角度±５°は、共に略同一線図を示すために一つの線図Ｂ２ｃで表す。Ｓ偏光光の分光透過率特性を一つの線図で表すことについては、以後に示す図３（ｂ）および図４（ｂ）についても同じである。
【００４５】
同様に、図３（ａ）は、偏光子１ＧにおけるＰ偏光光の分光透過率特性を示し、線図Ｇ２ａは入射角度０°、線図Ｇ２ｂは入射角度±５°における特性曲線を示す。図３（ｂ）は、偏光子１ＧにおけるＳ偏光光の分光透過率特性を示し、線図Ｇ２ｃは入射角度０°および入射角度±５°における特性曲線を示す。
【００４６】
図４（ａ）は、偏光子１ＲにおけるＰ偏光光の分光透過率特性を示し、線図Ｒ２ａは入射角度０°、線図Ｒ２ｂは入射角度±５°における特性曲線を示す。
図４（ｂ）は、偏光子１ＲにおけるＳ偏光光の分光透過率特性を示し、線図Ｒ２ｃは入射角度０°および入射角度±５°における特性曲線を示す。
【００４７】
一方、図５（ａ）は、青色波長域対応の偏光分離膜が形成された１段構造のプレート型偏光子（偏光子２０Ｂ）におけるＰ偏光光の分光透過率特性を示し、線図Ｂ１ａは入射角度０°、線図Ｂ１ｂは入射角度＋５°、線図Ｂ１ｃは入射角度−５°における特性曲線を示す。図５（ｂ）は、偏光子２０ＢにおけるＳ偏光光の分光透過率特性を示し、線図Ｂ１ｄに入射角度０°、線図Ｂ１ｅに入射角度＋５°、線図Ｂ１ｆに入射角度−５°における特性曲線を示す。
【００４８】
同様に、図６（ａ）は、偏光子２０ＧにおけるＰ偏光光の分光透過率特性を示し、線図Ｇ１ａに入射角度０°、線図Ｇ１ｂに入射角度＋５°、線図Ｇ１ｃに入射角度−５°における特性曲線を示す。図６（ｂ）は、偏光子２０ＧにおけるＳ偏光光の分光透過率特性を示し、線図Ｇ１ｄに入射角度０°、線図Ｇ１ｅに入射角度＋５°、線図Ｇ１ｆに入射角度−５°における特性曲線を示す。
【００４９】
図７（ａ）は、偏光子２０ＲにおけるＰ偏光光の分光透過率特性を示し、線図Ｒ１ａに入射角度０°、線図Ｒ１ｂに入射角度＋５°、線図Ｒ１ｃに入射角度−５°における特性曲線を示す。図７（ｂ）は、偏光子２０ＲにおけるＳ偏光光の分光透過率特性を示し、線図Ｒ１ｄに入射角度０°、線図Ｒ１ｅに入射角度＋５°、線図Ｒ１ｆに入射角度−５°における特性曲線を示す。
【００５０】
以上の特性曲線に基づく２段構造の偏光子１における分光透過率特性の特性値一覧を「表４」に示し、１段構造の偏光子２０における分光透過率特性の特性値一覧を「表５」に示す。なお、各表中には、各透過率に基づくコントラスト（ＣＲ）を併せて示す。
【００５１】
コントラストは、コントラスト分光測定装置により測定することができるが、表中に示すＣＲは、それぞれの計測波長における計測透過率に基づいて、下記の一般式（１）によって求めた計算値である。
ＣＲ＝ＴＰ／ＴＳ…（１）
但し、ＴＰは透過偏光成分透過率（％）、ＴＳは非透過偏光成分透過率（％）を示す。
したがって、一般式（１）より、ＴＰの値が一定値以上で大きく、且つＴＳの値が小さい程、優れたコントラストを有する偏光子が得られる。なお、一般的に、ＴＳの値を小さくすることは、ＴＰの値を大きくすることに比べて数段の困難を伴う。
【００５２】
【表４】
2010152044.tif 000006
【００５３】
【表５】
2010152044.tif 000007
「表４」および「表５」は、各色光波長域対応の各偏光子ごとの各入射角度における各波長域（偏光子１Ｂ，２０Ｂは４３０ｎｍ〜５００ｎｍ、偏光子１Ｇ，２０Ｇは５００ｎｍ〜５９０ｎｍ、偏光子１Ｒ，２０Ｒは５９０ｎｍ〜６８０ｎｍ）範囲における透過率（各表中に、Ｐ偏光光における透過率（％）をＴＰ、Ｓ偏光光における透過率（％）をＴＳと表す）の平均値（ａｖｅ）、最小値（ｍｉｎ）、最大値（ｍａｘ）を一覧表で示す。
【００５４】
また、各表中に、ＴＰの透過率は小数第１位の値で示し、ＴＳの透過率は小数第２位の値で示す。但し、コントラストの値は、各表中に表示しない小数第８位のＴＰおよびＴＳの値に基づいて演算した値である。
【００５５】
「表４」および「表５」において、ＴＰにおける透過率（％）は、２段構造の偏光子（１Ｂ、１Ｇ、１Ｒ）に比べて１段構造の偏光子（２０Ｂ、２０Ｇ、２０Ｒ）の方が、いずれの色光波長域対応の偏光子の各入射角度において、僅かに大きな値を示す。一方、ＴＳにおける透過率は、２段構造の偏光子の方が、いずれの色光波長域対応においても略０（ゼロ）に近い、圧倒的に低い値を示している。
したがって、コントラスト（ＣＲ）については、２段構造の偏光子が１段構造の偏光子に比べて、２桁から３桁高い値を示す。すなわち、２段構造の偏光子１は、優れた偏光分離機能を有すると共に、優れたコントラストを有する。
【００５６】
一般的に偏光子のＰ偏光光における透過率（透過偏光成分透過率）は、入射角度０°において、９０％以上備えていれば良いと言える。因みに、こうした偏光子１に対して、金属ワイヤーグリッド偏光子の入射角度０°における透過偏光成分透過率は、８８％〜９４％程度であり、そのうち青色波長域における値は８８％〜９２％程度である。また、金属ワイヤーグリッド偏光子のコントラストについては、入射角度０°の青色波長域において３００〜１８００程度、緑色波長域において５００〜３０００程度、赤色波長域において８００〜４５０００程度の値である。
【００５７】
以上に説明した２段構造のプレート型偏光子１の技術思想に基づいて、３段構造のプレート型偏光子を容易に得ることができる。
図８は、本実施形態に係る３段構造の偏光子を模式的に示す断面図である。
図８において、偏光子３０は、前記２段構造の偏光子１が、正方形の断面形状を成したガラス材１１の面を平行する光入射面１ａおよび光射出面１ｂに対して４５°の角度で光入射面１ａおよび光射出面１ｂに沿って複数が並列配置されたガラス材１１の列が、一列で構成されているのに対して、断面形状が正方形を成したガラス材１１と同じガラス材３１が平行する光入射面３０ａおよび光射出面３０ｂに対して４５°の角度θで光入射面３０ａおよび光射出面３０ｂに沿って複数が並列配置されたガラス材３１の列が、光入射面３０ａおよび光射出面３０ｂの間に、隣り合う正方形の面同士を密着して２列配列した構造を有する。
【００５８】
すなわち、偏光子３０は、光入射面３０ａおよび光射出面３０ｂの間に、正方形の断面形状を成したガラス材３１の面を光入射面３０ａおよび光射出面３０ｂに対して４５°の角度で光入射面３０ａおよび光射出面３０ｂに沿って複数が並列配置された２列のガラス材３１の列と、一方のガラス材３１の列のそれぞれの正方形の断面形状の面を直角二等辺として斜面が光入射面３０ａを形成する直角二等辺三角柱から成るガラス材３２と、他方のガラス材３１の列のそれぞれの正方形の断面形状の面を直角二等辺として斜面が光射出面３０ｂを形成する直角二等辺三角柱から成るガラス材３３とから構成されている。すなわち、偏光子３０は、２列のガラス材３１とガラス材３２およびガラス材３３との４列のガラス材から成る。
【００５９】
したがって、光入射面３０ａおよび光射出面３０ｂに沿って並列配置された一方のガラス材３１の列のそれぞれのガラス材３１のｚ方向（図８中に示す）における正方形の頂点が、光入射面３０ａ上に位置し、他方のガラス材３１の列のそれぞれのガラス材３１の−ｚ方向における正方形の頂点が光射出面３０ｂ上に位置している。こうしたガラス材３１、ガラス材３２およびガラス材３３は、互いの斜面同士が分子接合によって接合され、それぞれの斜面（界面）に偏光分離膜３４が形成されている。
【００６０】
このように構成された偏光子３０は、以下のように機能する。
平行する光入射面３０ａおよび光射出面３０ｂに略９０°の角度で直交するシステム光軸ＡＬに沿って偏光子３０の光入射面３０ａに入射した光線束（Ｓ偏光光＋Ｐ偏光光）は、ガラス材３２と、一列目に並列配置されたガラス材３１との界面に形成された偏光分離膜３４ａに、略４５°の入射角で入射して、互いに直交するＳ偏光光とＰ偏光光との２つの部分光線束に分離される。そして、偏光分離膜３４ａにおいて分離されたＰ偏光光は偏光分離膜３４ａを透過して光射出面３０ｂ側に向かう。一方、偏光分離膜３４ａにおいて分離されたＳ偏光光は、偏光分離膜３４ａで反射されて光入射面３０ａ側に向かい、光入射面３０ａから射出される。
【００６１】
そして、偏光分離膜３４ａを透過して光射出面３０ｂ側に向かうＰ偏光光は、一列目に並列配置されたガラス材３１と二列目に並列配置されたガラス材３１との界面に形成された偏光分離膜３４ｂに略４５°の入射角で入射する。偏光分離膜３４ｂでは、一部のＳ偏光光や迷光を含むＰ偏光光が、再びＳ偏光光とＰ偏光光との２つの部分光線束に分離されて、Ｐ偏光光は偏光分離膜３４ｂを透過して光射出面３０ｂ側に向かい、Ｓ偏光光は偏光分離膜３４ｂで反射されて光入射面３０ａ側に向かう。
【００６２】
そして、偏光分離膜３４ｂを透過して光射出面３０ｂ側に向かうＰ偏光光は、二列目に並列配置されたガラス材３１とガラス材３３との界面に形成された偏光分離膜３４ｃに略４５°の入射角で入射する。偏光分離膜３４ｃでは、一部のＳ偏光光や迷光を含むＰ偏光光が、さらにＳ偏光光とＰ偏光光との２つの部分光線束に分離されて、Ｐ偏光光は偏光分離膜３４ｃを透過して光射出面３０ｂ側に向かい、Ｓ偏光光は偏光分離膜３４ｃで反射されて光入射面３０ａ側に向かう。
【００６３】
すなわち、偏光子３０の光入射面３０ａに入射した光（Ｓ偏光光＋Ｐ偏光光）は、システム光軸ＡＬに沿う３つの界面に形成された偏光分離膜３４ａ，３４ｂ，３４ｃを通過することによって、より純粋化された一種類のＰ偏光光（直線偏光光）のみが、光射出面３０ｂからシステム光軸ＡＬに略平行方向に射出される。
【００６４】
次に、偏光子３０の偏光分離特性を図９〜図１１に示す。
偏光子３０の偏光分離特性は、前記２段構造の偏光子１および１段構造の偏光子２０の場合と同様に、積分球付分光光度計を用いて測定した。
【００６５】
図９は、「表１」に示す青色波長域対応の偏光分離膜が形成された３段構造のプレート型偏光子（偏光子）３０Ｂの分光透過率特性を示すグラフあり、図１０は「表２」に示す緑色波長域対応の偏光分離膜が形成された３段構造の偏光子３０Ｇの分光透過率特性を示すグラフである。図１１は、「表３」に示す赤色波長域対応の偏光分離膜が形成された３段構造の偏光子３０Ｒの分光透過率特性を示すグラフである。
【００６６】
また、図９〜図１１に示す分光透過率特性のグラフは、共に、横軸に波長（ｎｍ）、縦軸に透過率（％）を示す。
図９は青色波長域（４３０ｎｍ〜５００ｎｍ）を含む波長領域４００ｎｍ〜５２０ｎｍ範囲における１ｎｍ毎の計測値を結んだ線図であり、図１０は緑色波長域（５００ｎｍ〜５９０ｎｍ）を含む波長領域４８０ｎｍ〜６１０ｎｍ範囲における１ｎｍ毎の計測値を結んだ線図であり、図１１は赤色波長域（５９０ｎｍ〜６８０ｎｍ）を含む波長領域５６０ｎｍ〜７００ｎｍ範囲における１ｎｍ毎の計測値を結んだ線図である。
【００６７】
図９（ａ）は、偏光子３０ＢにおけるＰ偏光光の分光透過率（透過偏光成分透過率）特性を示し、線図Ｂ３ａは入射角度０°、線図Ｂ３ｂは入射角度＋５°、線図Ｂ３ｃは入射角度−５°における特性曲線を示す。
図９（ｂ）は、偏光子３０ＢにおけるＳ偏光光の分光透過率（非透過偏光成分透過率）特性の特性曲線を示すが、入射角度０°、入射角度＋５°および入射角度−５°は、共に略同一線図を示すために一つの線図Ｂ３ｄで表す。
【００６８】
同様に、図１０（ａ）は、偏光子３０ＧにおけるＰ偏光光の分光透過率特性を示し、線図Ｇ３ａは入射角度０°、線図Ｇ３ｂは入射角度＋５°、線図Ｇ３ｃは入射角度−５°における特性曲線を示す。
図１０（ｂ）は、偏光子３０ＧにおけるＳ偏光光の分光透過率特性を示すが、入射角度０°、入射角度＋５°および入射角度−５°は、共に略同一線図を示すために一つの線図Ｇ３ｄで表す。
【００６９】
図１１（ａ）は、偏光子３０ＲにおけるＰ偏光光の分光透過率特性を示し、線図Ｒ３ａは入射角度０°、線図Ｒ３ｂは入射角度＋５°、線図Ｒ３ｃは入射角度−５°における特性曲線を示す。
図１１（ｂ）は、偏光子３０ＲにおけるＳ偏光光の分光透過率特性を示すが、入射角度０°、入射角度＋５°および入射角度−５°は、共に略同一線図を示すために一つの線図Ｒ３ｄで表す。
【００７０】
以上の各特性曲線に基づく３段構造の偏光子３０における分光透過率特性の特性値一覧を、各透過率に基づくコントラスト（ＣＲ）と共に「表６」に示す。
【００７１】
【表６】
2010152044.tif 000008
「表６」は、前記「表４」および「表５」の場合と同様に、各色光波長域対応の各偏光子ごとの各入射角度における各波長域（偏光子３０Ｂは４３０ｎｍ〜５００ｎｍ、偏光子３０Ｇは５００ｎｍ〜５９０ｎｍ、偏光子３０Ｒは５９０ｎｍ〜６８０ｎｍ）範囲における透過率（Ｐ偏光光における透過率（％）をＴＰ、Ｓ偏光光における透過率（％）をＴＳと表す）の平均値（ａｖｅ）、最小値（ｍｉｎ）、最大値（ｍａｘ）を一覧表で示す。
なお、ＴＰの透過率は小数第１位の値で示し、ＴＳの透過率は小数第２位の値で示す。但し、コントラストの値は、表中に表示しない小数第８位のＴＰおよびＴＳの値に基づいて演算した値である。
【００７２】
「表６」において、偏光子３０のＰ偏光光における透過率（ＴＰ）は、２段構造の偏光子（１Ｂ、１Ｇ、１Ｒ）に比べて各入射角度において、いずれも低い値を示すが、コントラスト（ＣＲ）については、２段構造の偏光子１に比べて、２桁から３桁高い値を示す。すなわち、３段構造の偏光子３０は、より優れたコントラストを有する。
【００７３】
次に、偏光子１の製造方法について説明する。
図１２および図１３は、偏光子１を製造する主要な工程における工程斜視図である。なお、これらの図面は、工程斜視図を模式的に示し、説明の便宜のために各構成要素の寸法や比率を実際のものとは異ならせてある。
【００７４】
先ず、図１２（ａ）に示す工程は、偏光分離膜形成工程−１である。
偏光分離膜形成工程−１では、予め準備した同一の所定厚さの白板ガラスより成り、同一の矩形状の外形形状の透光性基板としてのガラス板１１１を、それぞれのガラス板１１１の２つの表面のうちの一方の表面上に、偏光分離膜１４を形成する。なお、本実施形態におけるガラス板１１１の所定厚さは、例えば２ｍｍ程度である。
【００７５】
偏光分離膜１４は、Ｌａ0.5Ａｌ1.5Ｏ3（ランタンアルミネート）とＭｇＦ2（フッ化マグネシウム）とが交互に積層された、３１層の誘電体多層膜で構成されている。
Ｌａ0.5Ａｌ1.5Ｏ3を１層目として、２層目にＭｇＦ2、以後３層目〜３０層目にＬａ0.5Ａｌ1.5Ｏ3とＭｇＦ2とが交互に成膜されて、最上層の３１層目にＬａ0.5Ａｌ1.5Ｏ3が成膜されている。
偏光分離膜１４は、各誘電体材料を真空蒸着法、スパッタリング法またはイオンプレーティング法などを用いて成膜する。
【００７６】
このガラス板１１１は、後に断面形状が正方形を成した立方柱状のガラス材１１および断面形状が直角二等辺三角柱状を成したガラス材１２，１３を形成する。
なお、図１２および図１３の図面において、ガラス板１１１などは、実際の枚数とは異なる省略した枚数で示す。
そして、ガラスブロック形成工程に移行する。
【００７７】
図１２（ｂ）に示すガラスブロック形成工程では、偏光分離膜形成工程−１において偏光分離膜１４が形成された複数のガラス板１１１を、それぞれのガラス板１１１の偏光分離膜１４が形成された面を一方方向に揃えて、しかもそれぞれの外形縁を一致させて板厚方向に順次重ね合わせた後、隣り合うガラス板１１１同士を互いに分子接合により接合して、ガラスブロック１１２を形成する。なお、図１２（ｂ）に示すガラスブロック１１２は、５枚のガラス板１１１を重ね合わせた場合で示す。
【００７８】
ガラス板１１１同士の接合は、工程として図示しないが、隣り合うガラス板１１１同士の界面となるそれぞれの接合面に、プラズマ重合装置を用いてプラズマ重合膜を形成し、さらに形成されたプラズマ重合膜の表面を活性化する活性化処理を施した後、接合面同士を重ね合わせて貼り合せる。
【００７９】
プラズマ重合膜は、主材料がシロキサン結合を有するポリオルガノシロキサンより成る膜である。
プラズマ重合膜の形成は、例えば、ポリオルガノシロキサンとしてオクタメチルトリシロキサンを用い、プラズマ重合装置のチャンバーの内部に、液状のオクタメチルトリシロキサンを気化した原料ガスと、アルゴンガスをキャリアガスとする混合ガスを供給して、ガラス板１１１を支持する第１電極と第１電極に対向配置した第２電極との間に高周波電圧を印加して、ガラス板１１１の接合面にオクタメチルトリシロキサンの重合物を付着、堆積する。
【００８０】
これにより、ガラス板１１１の接合面にポリオルガノシロキサンの重合物を主成分とするプラズマ重合膜が形成される。このポリオルガノシロキサンの重合物を主成分とするプラズマ重合膜は、接着性に優れると共に、耐薬品性に優れている。
なお、形成するプラズマ重合膜の好ましい膜厚は、５０〜５００ｎｍ程度である。
【００８１】
そして、形成したプラズマ重合膜の表面に、例えば、酸素プラズマを照射してプラズマ重合膜の表面を活性化する活性化処理を施す。
ポリオルガノシロキサンは、通常、撥水性を示すが、活性化処理を施すことによって容易に有機基を脱離させて親水性に変化することができる。すなわち、プラズマ重合膜の表面にＯＨ基が導入される。
なお、活性化処理方法としては、オゾンガスに接触させる方法、オゾン水で処理する方法、あるいはアルカリ処理する方法などを用いることもできる。
【００８２】
そして、プラズマ重合膜の表面に活性化処理が施されたガラス板１１１は、偏光分離膜１４が形成された面を一方方向に揃えて板厚方向に順次重ね合わせた状態で、板厚方向の両面から押し付けて、隣り合うガラス板１１１同士を一体化する。
プラズマ重合膜は、表面に存在するＯＨ基同士が、水素結合によって互いに引き合い、ＯＨ基同士の間に引力が発生する。また、この水素結合によって互いに引き合うＯＨ基同士は脱水縮合を伴って表面から離脱する。さらに、それぞれのプラズマ重合膜の表面や内部に生じた終端化されていない結合手同士が再結合する。
【００８３】
その結果、２つのプラズマ重合膜同士の接触境界では、脱離したＯＨ基に結合していた結合手同士が結合する。すなわち、プラズマ重合膜が形成されたそれぞれのガラス板１１１同士が分子接合によって接合される。これにより、複数の隣り合うガラス板１１１同士が板厚方向に重ね合わされて、重なり合う界面に偏光分離膜１４が配置されたガラスブロック１１２が形成される。
こうした分子接合を行えば、従来の接合層の厚さが数μｍであったものが数ｎｍ程度に薄くなるので、入射光が接合層の隙間から射出側へ未分離のまま漏れることがないので、一層の偏光性の向上には好適である。
【００８４】
なお、接合強度をより高めるために、接合の後に必要に応じて、重ね合わされたガラスブロック１１２の板厚方向の両面を１〜５ＭＰａ程度の加圧力で１０ｓｅｃ〜３０ｍｉｎ程度加圧したり、温度５０〜１００℃中に１〜３０ｍｉｎ程度放置する加熱を行うのが好ましい。
そして、ガラスブロック切断工程に移行する。
【００８５】
図１２（ｃ）に示すガラスブロック切断工程では、ガラスブロック形成工程において形成されたガラスブロック１１２を、互いに略平行な複数の切断線ＣＬ１（図中、二点鎖線で示す）に沿って切断して複数の分割ユニット１１３を切り出す。
【００８６】
切断線ＣＬ１が、ガラスブロック（それぞれのガラス板１１１）の表面と成す角度は、略９０°であり、切断線ＣＬ１同士のガラス板１１１の表面における間隔は、ガラス板１１１の板厚と略同一の寸法である。
切断線ＣＬ１に沿って切断されたガラスブロック１１２からは、図中にドットで示す領域形状の分割ユニット１１３が複数切り出される。分割ユニット１１３は、断面形状が立方体を成したガラス体が、ガラスブロック１１２に積層されたガラス板１１１の枚数（５枚）分、並列配置されて接合した板状形状を成している。
そして、偏光分離膜形成工程−２に移行する。
【００８７】
図１２（ｄ）に示す偏光分離膜形成工程−２では、ガラスブロック切断工程において切断された板状の分割ユニット１１３の一方面上に偏光分離膜１４を形成して素子ユニット１１４を得る。
形成する偏光分離膜１４は、偏光分離膜形成工程−１においてガラス板１１１の一方の面に形成した偏光分離膜１４と同じ構成の４５層の誘電体多層膜を形成する（上記「表１」参照）。偏光分離膜１４は、同様に真空蒸着法、スパッタリング法またはイオンプレーティング法などを用いて成膜して形成する。これにより、板状の分割ユニット１１３の一方面上に偏光分離膜１４が形成された素子ユニット１１４が形成される。
そして、素子ブロック形成工程に移行する。
【００８８】
図１３（ａ）に示す素子ブロック形成工程では、偏光分離膜形成工程−２において板状の一方面上に偏光分離膜１４が形成された複数の素子ユニット１１４を、偏光分離膜１４が形成された面を一方方向に揃えて、階段状に順次重ね合わせて積層し、隣り合う素子ユニット１１４同士を互いに分子接合により接合して、素子ブロック１１５を形成する。
【００８９】
素子ユニット１１４の階段状の積層は、重ね合わせるそれぞれの素子ユニット１１４の一方面における端部とその一方面とが４５°の傾斜角度を成すように位置決めして接合する。素子ユニット１１４同士の接合は、予め重なり合う素子ユニット１１４同士の界面となるそれぞれの接合面に、プラズマ重合装置を用いてプラズマ重合膜を形成し、さらに形成されたプラズマ重合膜の表面を活性化する活性化処理を施した後、相対する接合面同士を重ね合わせて貼り合せる。
【００９０】
素子ユニット１１４同士の接合方法は、前記ガラスブロック形成工程において複数のガラス板１１１同士を重ね合わせて接合してガラスブロック１１２を形成する場合と同様であり、説明を省略する。
こうした素子ブロック形成工程により、複数の隣り合う素子ユニット１１４同士が板厚方向に階段状に積層して接合された素子ブロック１１５が形成される。
そして、素子ブロック切断工程に移行する。
【００９１】
図１３（ｂ）に示す素子ブロック切断工程では、素子ブロック形成工程において形成された素子ブロック１１５を、互いに略平行な複数の切断線ＣＬ２（図中、一点鎖線で示す）に沿って切断する。
素子ブロック１１５を切断する切断線ＣＬ２は、素子ブロック１１５を形成する最上段に位置する素子ユニット１１４の板厚に沿って形成された偏光分離膜１４の２列目毎の表面位置で、素子ブロック１１５の表面と成す角度が略４５°に切断する。
【００９２】
その後、素子ブロック切断工程において素子ブロック１１５が複数の切断線ＣＬ２に沿って切断されて切り出された多数の偏光子ユニットは、図１３（ｃ）に示すように、切断線ＣＬ２の切断面に直交するように両端面を所定寸法に切断して（切断前の素子ブロック１１５の一端面における形状を二点鎖線で示す）、偏光子１が完成する（図１参照）。
【００９３】
以上の偏光子１の製造方法は主要な工程のみ説明したが、ガラスブロック切断工程および素子ブロック切断工程の後には、各ブロックが切断されて形成された分割ユニット１１３および偏光子１のそれぞれの切断面を、片面ポリッシュ装置または両面ポリッシュ装置を用いて研磨することで、切断面の平坦度および面精度を整えるのが好ましい。
【００９４】
また、完成した偏光子１には、光入射面１ａおよび光射出面１ｂの内の少なくとも一方の面または双方の面に、反射防止（ＡＲ）層を設けるのが好ましい。こうしたＡＲ層を形成する際、偏光子１は構成要素が全て無機物で構成されて耐光性、耐熱性に優れることから、高温に加熱処理することが可能となり、例えば、二酸化珪素、酸化チタンなどの物質を蒸着またはスパッタリング処理した広帯域ＡＲ膜を形成することができる。さらに、偏光子１は、準備するガラス板１１１の平面サイズや枚数を所望とする偏光子のサイズに対応して適宜設定することができる。
【００９５】
なお、３段構造（偏光分離膜の交点は２列）の偏光子３０の製造方法は、以上に説明した２段構造の偏光子１と同様の工程によって製造することができる。但し、図１３（ｂ）に示す素子ブロック切断工程において、素子ブロック形成工程において形成された素子ブロック１１５を、素子ブロック１１５を形成する最上段に位置する素子ユニット１１４の板厚方向に形成された偏光分離膜１４の素子ユニット１１４の３列目毎の表面位置と平行に、且つ素子ブロック１１５の表面と成す角度が略４５°に、互いに略平行な複数の切断線に沿って切断する。
【００９６】
これにより、光入射面３０ａおよび光射出面３０ｂの間に、正方形の断面形状を成したガラス材３１の面を光入射面３０ａおよび光射出面３０ｂに対して４５°の角度で光入射面３０ａおよび光射出面３０ｂに沿って複数が並列配置された２列のガラス材３１の列と、斜面が光入射面３０ａを形成する直角二等辺三角柱から成るガラス材３２の列、および斜面が光射出面３０ｂを形成する直角二等辺三角柱から成るガラス材３３の列とから構成され、光入射面３０ａに対して略９０°の角度で入射した光が、ガラス材の界面に形成された偏光分離膜３４を最大３回通過または反射するように構成された３段構造の偏光子３０が得られる（図８参照）。
【００９７】
以上のように、偏光子１（および偏光子３０）が、入射光の光入射面１ａ（３０ａ）および光射出面１ｂ（３０ｂ）に対して４５°の角度で互いがＸ字状に交差する斜面同士で貼り合わされた多数のガラス材１１，１２，１３（３１，３２，３３）が、光入射面１ａおよび（３０ａ）光射出面１ｂ（３０ｂ）に沿って３列（５列）、並列配置され、ガラス材１１，１２，１３（３１，３２，３３）の斜面の界面に、入射光を偏光方向が互いに直交するＰ偏光光とＳ偏光光とに分離すると共に、Ｐ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する偏光分離膜１４（３４）を有し、光入射面１ａ（３０ａ）と光射出面１ｂ（３０ｂ）との間に、光入射面１ａ（３０ａ）および光射出面１ｂ（３０ｂ）に沿って並列配置された多数のガラス材の列が、３列または５列の構成を有することにより、より純粋化した一種類の直線偏光光（Ｐ偏光光）を射出することができると共に、優れたコントラストを有する偏光子１（偏光子３０）が得られる。特に、Ｐ偏光光に対して光透過率が高く、しかも斜め入射特性に優れたコントラスト特性を有する偏光子１（偏光子３０）が得られる。
【００９８】
また、偏光子１および偏光子３０の製造方法が、矩形状を成したガラス板１１１の一方の面上に、入射光を偏光方向が互いに直交するＰ偏光光とＳ偏光光とに分離すると共に、Ｐ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する偏光分離膜１４を形成する偏光分離膜形成工程−１と、複数のガラス板１１１の偏光分離膜１４が形成された面を一方向に揃えて、板厚方向に順次重ねて貼り合わせたガラスブロック１１２を形成するガラスブロック形成工程と、ガラスブロック１１２をガラス板１１１の板厚間隔で偏光分離膜１４が形成された面に直交し互いに略平行な複数の切断線ＣＬ１に沿って切断し、複数の板状の分割ユニット１１３を形成するガラスブロック切断工程と、分割ユニット１１３の一方の面上に偏光分離膜１４を形成して素子ユニット１１４を得る偏光分離膜形成工程−２と、複数の素子ユニット１１４の偏光分離膜１４が形成された面を一方向に揃えて、それぞれの一方面における端部が４５°の傾斜角度を成すように階段状に順次重ねて貼り合わせた素子ブロック１１５を形成する素子ブロック形成工程と、素子ブロック１１５をガラス板１１１の板厚の２倍または３倍の間隔で素子ブロック１１５の表面と略４５°の角度を成した互いに略平行な複数の切断線ＣＬ２に沿って切断する素子ブロック切断工程と、を備えることにより、一度に多数の偏光子１および偏光子３０を得ることができる。すなわち、量産化が容易で、しかも安価な偏光子を得ることができる。
また、ガラス板１１１の板厚、ガラス板１１１の平面サイズおよび使用枚数を適宜選択することで、所望の平面サイズ又は／及び厚さの偏光子１および偏光子３０を容易に得ることができる。
【００９９】
以上のように構成および製造された偏光子１または偏光子３０は、透過型プロジェクター、反射型プロジェクターなどに好ましく用いることができる。
偏光子１または偏光子３０は、プロジェクターを構成する各種ＬＣＤの光入射側に配置して入射する光（Ｓ偏光光＋Ｐ偏光光）から一種類の直線偏光光を射出する光学素子（反射型偏光子）として用いることができる。
【０１００】
以下、偏光子１を液晶プロジェクターに適用した場合を例示する。
図１４は、本実施形態に係る偏光子（２段構造の偏光子）を組み込んだ液晶プロジェクターの光学系を示す概略構成図である。
【０１０１】
図１４において、液晶プロジェクター１０は、照明光学系１００と、ダイクロイックミラー２０１，２０２、反射ミラー２０３を有する色光分離光学系２００と、集光レンズ２１１、リレーレンズ２１３、反射ミラー２１２，２１４を有するリレー光学系２１０とを備えている。また、フィールドレンズ３０１，３０２，３０３、偏光子１（１Ｂ，１Ｇ，１Ｒ）、吸収型偏光子として機能する出射偏光子３１０，３２０，３３０、電気光学装置としての液晶ライトバルブ４００（４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ）、色光合成光学系としてのクロスダイクロイックプリズム（以後、プリズムと表す）５００、投射光学系としての投写レンズ６００などを備えている。さらに、照明光学系１００から射出された光束を色光分離光学系２００の方向に導くための反射ミラー１０４を備えている。
これらの液晶プロジェクター１０を構成する光学系の各要素は、いずれも図示しない上筐体と下筐体に案内、保持され、さらに上下の外装ケース等に収容される。
【０１０２】
照明光学系１００は、光源としてのランプ１１０と、第１のレンズアレイ１２０および第２のレンズアレイ１３０と、偏光変換素子（ＰＢＳ）１４０と、重畳レンズ１５０とを備えている。各光学部品は、システム光軸１００ａを基準として配置されている。このシステム光軸１００ａは、ランプ１１０から射出される光線束の中心軸（主光線）を表す。
【０１０３】
ランプ１１０は、例えば、高圧水銀ランプであり、ランプ１１０から射出された光は、リフレクタによって反射されてシステム光軸１００ａに略平行な光線束として第１のレンズアレイ１２０の方向に射出される。
第１のレンズアレイ１２０および第２のレンズアレイ１３０は、それぞれ複数からなる同数の小レンズを有している。小レンズは、平凸状の偏心レンズであり、輪郭が後述する液晶ライトバルブ４００とほぼ相似形となるように設定されている。
【０１０４】
第１のレンズアレイ１２０は、ランプ１１０から射出された略平行な光線束を複数の部分光線束に分割して射出する機能を有している。第２のレンズアレイ１３０は、第１のレンズアレイ１２０から射出された部分光線束のそれぞれの中心軸をシステム光軸１００ａと略平行に揃える機能を有している。また、第２のレンズアレイ１３０は、重畳レンズ１５０と共に第１のレンズアレイ１２０の各小レンズ１２２から射出された部分光線束を、後述する液晶ライトバルブ４００上に照明させる機能を有している。
【０１０５】
こうした第１のレンズアレイ１２０の各小レンズから射出された部分光線束は、第２のレンズアレイ１３０の各小レンズを介して、偏光変換素子１４０内において集光される。
偏光変換素子１４０は、可視光波長域に対する広帯域偏光分離機能を有する偏光分離膜、反射膜およびλ／２位相差板などを備え、入射した光線束を１種類のＰ偏光光（直線偏光光）に変換する機能を有し、Ｐ偏光光が偏光変換素子１４０から重畳レンズ１５０に向かって射出される。この偏光変換素子１４０から射出される射出光には、Ｐ偏光光以外の不要な偏光成分が含まれている。不要な偏光成分は、偏光変換素子１４０において変換されずに透過した無偏光光やＳ偏光光、および偏光変換素子１４０に入射した入射光の散乱や反射などによる迷光などである。
【０１０６】
偏光変換素子１４０から射出された複数のＰ偏光（Ｐ偏光光以外の不要な偏光成分が含むＰ偏光）の部分光線束は、重畳レンズ１５０によって液晶ライトバルブ４００上に重畳される。この重畳の際、液晶ライトバルブ４００上を照明する光の強度分布は、ほぼ均一となっている。
【０１０７】
そして、照明光学系１００において偏光方向の揃った照明光（Ｐ偏光）は、反射ミラー１０４により色光分離光学系２００の方向に導かれ、それぞれ、色光分離光学系２００、リレー光学系２１０、フィールドレンズ３０１，３０２，３０３および偏光子１Ｂ，１Ｇ，１Ｒを介して、液晶ライトバルブ４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂを照明する。
【０１０８】
色光分離光学系２００は、照明光学系１００から射出される光束を、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の色光に分離する機能を有している。
ダイクロイックミラー２０１は、重畳レンズ１５０から射出される光のうち赤色光成分を透過させるとともに、青色光成分と緑色光成分とを反射する。ダイクロイックミラー２０１を透過した赤色光は、反射ミラー２０３で反射され、フィールドレンズ３０１を通った後、偏光子１Ｒ（図１および「表３」参照）に入射する。
【０１０９】
フィールドレンズ３０１は、重畳レンズ１５０から射出された各部分光束をその中心軸（主光線）に対して平行な光束に変換する。他の液晶ライトバルブ４００Ｇ，４００Ｂの前に設けられたフィールドレンズ３０２，３０３も同様に作用する。
【０１１０】
偏光子１Ｒでは、Ｐ偏光光以外の不要な偏光成分を含む赤色光が、ガラス材１１の斜面界面に形成された偏光分離膜１４（１４ａ，１４ｂ）に、それぞれ略４５°の入射角で入射して、再びＳ偏光光とＰ偏光光との２つの部分光線束に分離される。そして、Ｐ偏光光は偏光分離膜１４ａ，１４ｂを透過して光射出面１ｂから赤色光用の液晶ライトバルブ４００Ｒに達する。一方、偏光分離膜１４ａまたは偏光分離膜１４ａ，１４ｂにおいて分離されたＳ偏光光は、偏光分離膜１４ａまたは偏光分離膜１４ｂで反射されて光入射面１ａ側に向かい、光入射面１ａから射出される。
【０１１１】
一方、ダイクロイックミラー２０１で反射された青色光と緑色光のうち、緑色光はダイクロイックミラー２０２によって反射され、フィールドレンズ３０２を通った後、偏光子１Ｇ（図１および「表２」参照）に入射する。
【０１１２】
偏光子１Ｇでは、赤色光の場合と同様に、Ｐ偏光光以外の不要な偏光成分を含む緑色光が、ガラス材１１の斜面界面に形成された偏光分離膜１４（１４ａ，１４ｂ）に、それぞれ略４５°の入射角で入射して、再びＳ偏光光とＰ偏光光との２つの部分光線束に分離される。そして、Ｐ偏光光は偏光分離膜１４ａ，１４ｂを透過して光射出面１ｂから緑色光用の液晶ライトバルブ４００Ｇに達する。偏光分離膜１４において分離されたＳ偏光光は、偏光分離膜１４で反射されて光入射面１ａ側に向かい、光入射面１ａから射出される。
【０１１３】
また、ダイクロイックミラー２０１で反射された青色光は、ダイクロイックミラー２０２を透過し、リレー光学系２１０、すなわち、集光レンズ２１１、反射ミラー２１２、リレーレンズ２１３、および反射ミラー２１４を通った後、偏光子１Ｂ（図１および「表１」参照）に入射する。
【０１１４】
偏光子１Ｂでは、赤色光の場合と同様に、Ｐ偏光光以外の不要な偏光成分を含む青色光が、ガラス材１１の斜面界面に形成された偏光分離膜１４（１４ａ，１４ｂ）に、それぞれ略４５°の入射角で入射して、再びＳ偏光光とＰ偏光光との２つの部分光線束に分離される。そして、Ｐ偏光光は偏光分離膜１４を透過して光射出面１ｂから青色光用の液晶ライトバルブ４００Ｂに達する。一方、偏光分離膜１４において分離されたＳ偏光光は、偏光分離膜１４で反射されて光入射面１ａ側に向かい、光入射面１ａから射出される。
【０１１５】
なお、偏光子１（１Ｂ，１Ｇ，１Ｒ）は、図１に示す偏光子１の光入射面１ａを、それぞれフィールドレンズ３０１，３０２，３０３側にして、且つ、柱状の各ガラス材１１が延伸する方向を鉛直方向（図１４の紙面に対する鉛直方向）に配置されている。
【０１１６】
液晶ライトバルブ４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂは、入射した光を、与えられた画像情報（画像信号）に従って変調する電気光学装置としての機能を有している。これにより、３つの液晶ライトバルブ４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂに入射した各色光は、与えられた画像情報に従って変調されて各色光の画像を形成する。
そして、液晶ライトバルブ４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂにおいて画像が形成された各色光は、それぞれ出射偏光子３１０，３２０，３３０に入射する。出射偏光子３１０，３２０，３３０では、偏光子１（１Ｂ，１Ｇ，１Ｒ）における透過軸と直交する偏光方向を有する光線束（変調光）のみを透過させ、その他の光線束が吸収される。
【０１１７】
そして、出射偏光子３１０，３２０，３３０を透過した３色の変調光は、クロスダイクロイックプリズム５００に入射する。クロスダイクロイックプリズム５００は、３色の変調光を合成してカラー画像を形成する色光合成光学系としての機能を有している。クロスダイクロイックプリズム５００には、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、４つの直角プリズムの界面に略Ｘ字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって３色の変調光が合成されて、カラー画像を投写するための合成光が形成される。
【０１１８】
このクロスダイクロイックプリズム５００で生成された合成光は、投写レンズ６００の方向に射出される。投写レンズ６００は、この合成光をスクリーンＳＣ上に投写する機能を有し、スクリーンＳＣ上にカラー画像を表示する。
【０１１９】
このように、光源としてのランプ１１０と液晶ライトバルブ４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとの間に配設された偏光子１（１Ｂ，１Ｇ，１Ｒ）は、液晶ライトバルブ４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂに対する配置方向を替えることによって、入射する非偏光光に対してＳ偏光光を射出する機能を得ることができる。
【０１２０】
図１５（ａ）は偏光子の正面、上面および側面を一括して示す模式図であり、図１５（ｂ）は図１５（ａ）に示す偏光子の正面図に対して９０°の角度回転した状態の正面、上面および側面を一括して示す模式図である。
【０１２１】
図１５（ａ）（前記図１と同じ）において、偏光子１を柱状の各ガラス材１１が延伸する方向をｙ軸方向に配置して用いることによって、システム光軸に略平行に光入射面１ａに入射する非偏光光を、電界が光入射面１ａに対して水平方向のＰ偏光光（ＴＭ波）を射出することができる。
【０１２２】
一方、その偏光子１を９０°の角度、右回転して、図１５（ｂ）に示すように、偏光子１を構成する柱状の各ガラス材１１が延伸する方向をｘ軸方向に配置して用いることによって、システム光軸に略平行に光入射面１ａに入射する非偏光光を、電界が光入射面１ａに対して垂直方向のＳ偏光光（ＴＥ波）を射出することができる。
なお、偏光子１の回転方向は、右回転または左回転のどちらであってもよい。
【０１２３】
また、偏光子１（１Ｂ，１Ｇ，１Ｒ）の配置方向として、Ｐ偏光光を透過しＳ偏光光を反射するように配置した場合で説明したが、構成要素の光学特性やクロストークの防止などを考慮して、各偏光子（１Ｂ，１Ｇ，１Ｒ）毎、任意に設定することができる。その場合には、偏光子１の配置方向に対応して出射偏光子３１０，３２０，３３０の偏光方向を考慮する必要がある。
【０１２４】
このように、光源としてのランプ１１０と液晶ライトバルブ４００（４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ）との間に、偏光子１（１Ｂ，１Ｇ，１Ｒ）が組み込まれた液晶プロジェクター１０は、コントラストの優れた画像を投写することができる。また、偏光子１の構成要素が全て無機物で構成されているので、耐光性、耐熱性に優れた液晶プロジェクター１０が得られる。特に、波長が短くパワーの強い青色光、および光量が多く明るいルーメンの緑色光の入射側偏光子として用いることにより、コントラストに優れ、偏光分離特性が向上した液晶プロジェクター１０が得られる。
【０１２５】
以上の本実施形態において、偏光子（２段構造の偏光子）１は、以下のような構成であっても良い。
図１６は、本実施形態に係る別の２段構造の偏光子を模式的に示す断面図である（正面図は省略する）。
【０１２６】
図１６に示す２段構造の偏光子４０は、２段構造の偏光子１が素子ブロック切断工程（図１３（ｂ）参照）において、素子ブロック１１５の最上段に位置する素子ユニット１１４の板厚方向形成された偏光分離膜１４の２列目毎の表面位置に沿って、素子ブロック１１５の表面と成す角度が略４５°に切断した構成を有するのに対して、素子ブロック１１５の最上段に位置する素子ユニット１１４の表面の任意位置から、素子ユニット１１４の板厚方向に形成された偏光分離膜１４の２列分の距離間隔で、板厚方向に形成された偏光分離膜１４の表面位置と平行に、且つ素子ブロック１１５の表面と成す角度が略４５°の互いに略平行な複数の切断線で切断して製造された構成を有する。
【０１２７】
したがって偏光子１が、光入射面１ａおよび光射出面１ｂに沿って複数が並列配置されたガラス材１１のｚ方向における正方形の頂点が、光入射面１ａまたは光射出面１ｂ上に位置しているのに対して、偏光子４０は、図１６に示すように、正方形の断面形状を成したガラス材１１と同じガラス材４１が光入射面４０ａおよび光射出面４０ｂに沿って複数が並列配置された３列のガラス材４１の１列目と３列目の列が、ガラス材４１のｘ方向における正方形の頂点同士を結んだ直線ε（図中に二点鎖線で示す）と平行する光入射面４０ａと光射出面４０ｂの位置で切断された、ガラス材４１ａ〜ガラス材４１ｂの列、すなわち４列のガラス材から成る。
【０１２８】
このように構成された偏光子４０は、以下のように機能する。
光入射面４０ａを形成するガラス材４１ａの光入射面４０ａに、光入射面４０ａおよび光射出面４０ｂに略９０°の角度で直交するシステム光軸ＡＬに沿って入射した光線束（Ｓ偏光光＋Ｐ偏光光）は、ガラス材４１ａとガラス材４１ｂとの界面に形成された偏光分離膜４４ａに、略４５°の入射角で入射する。偏光分離膜４４ａでは、互いに直交するＳ偏光光とＰ偏光光との２つの部分光線束に分離されて、Ｐ偏光光は偏光分離膜４４ａを透過して光射出面４０ｂ側に向かい、Ｓ偏光光は偏光分離膜４４ａで反射されて光入射面４０ａから射出される。
【０１２９】
そして、偏光分離膜４４ａを透過して光射出面４０ｂ側に向かうＰ偏光光は、光入射面４０ａに沿って並列配置されたガラス材４１ｂ同士の界面に形成された偏光分離膜４４ｂに略４５°の入射角で入射する。偏光分離膜４４ｂでは、一部のＳ偏光光や迷光を含むＰ偏光光が、再びＳ偏光光とＰ偏光光との２つの部分光線束に分離されて、Ｐ偏光光は偏光分離膜４４ｂを透過して光射出面４０ｂ側に向かい、光射出面４０ｂから射出される。Ｓ偏光光は偏光分離膜４４ｂで反射されて光入射面４０ａ側に向かう。
【０１３０】
一方、光入射面４０ａを形成するガラス材４１ｂの光入射面４０ａに、システム光軸ＡＬに沿って入射した光線束は、ガラス材４１ｂとガラス材４１ｃとの界面に形成された偏光分離膜４４ｂに略４５°の入射角で入射する。偏光分離膜４４ｂでは、互いに直交するＳ偏光光とＰ偏光光との２つの部分光線束に分離されて、Ｐ偏光光は偏光分離膜４４ｂを透過して光射出面４０ｂ側に向かい、Ｓ偏光光は偏光分離膜４４ｂで反射されて光入射面４０ａから射出される。
【０１３１】
そして、偏光分離膜４４ｂを透過して光射出面４０ｂ側に向かうＰ偏光光は、ガラス材４１ｃとガラス材４１ｄとの界面に形成された偏光分離膜４４ｃに略４５°の入射角で入射する。偏光分離膜４４ｃでは、一部のＳ偏光光や迷光を含むＰ偏光光が、再びＳ偏光光とＰ偏光光との２つの部分光線束に分離されて、Ｐ偏光光は偏光分離膜４４ｃを透過して光射出面４０ｂ側に向かい、光射出面４０ｂから射出される。Ｓ偏光光は偏光分離膜４４ｃで反射されて光入射面４０ａ側に向かう。
【０１３２】
すなわち、偏光子４０の光入射面４０ａに入射した光（Ｓ偏光光＋Ｐ偏光光）は、システム光軸ＡＬに沿う３つの界面に形成された偏光分離膜４４ａ，４４ｂ，４４ｃの内、偏光分離膜４４ａと偏光分離膜４４ｂ、または偏光分離膜４４ｂと偏光分離膜４４ｃを通過することによって、より純粋化された一種類のＰ偏光光（直線偏光光）のみが、光射出面４０ｂからシステム光軸ＡＬに略平行方向に射出される。
このように構成され、動作する偏光子４０は、前記偏光子１と同様の効果が得られる。
【０１３３】
このように構成および製造された２段構造の偏光子４０は、素子ブロック１１５の最上段に位置する素子ユニット１１４の表面の任意位置から、素子ユニット１１４の板厚方向に形成された偏光分離膜１４の２列分の距離間隔で、板厚方向に形成された偏光分離膜１４の表面位置と平行に、且つ素子ブロック１１５の表面と成す角度が略４５°の互いに略平行な複数の切断線で切断すれば良い。
【０１３４】
図１８は、従来の１段構造の偏光子（図１７参照）の素子ブロック切断工程における態様を示す工程図である。
例えば、上記の図１７に示すような従来の１段構造の偏光子２０を本実施形態と同様な方法で製造するためには、素子ブロック５１５のそれぞれの素子ユニット５１４を構成するガラス体５１１を、断面形状が正方形ではなく、縦幅（板厚方向の厚さ）α、素子ブロック５１５を切断線ＣＬ３で切断するのに用いるワイヤーソーやダイヤモンドソーなどの切り代δを考慮した横幅βの矩形形状で構成する必要がある。また、多数段に積層するそれぞれの素子ユニット５１４を、切り代分に相当する距離γずつずらして貼り合せる必要もある。こうすることによって、ガラス体５１１の界面に形成された偏光分離膜２２のそれぞれの交差頂点を光入射面２０ａおよび光射出面２０ｂとする偏光子２０が得られる。
【０１３５】
なお、図示しないが、偏光子（３段構造の偏光子）３０についても、２段構造の偏光子４０と同じように、素子ブロック切断工程（図１３（ｂ）参照）において、素子ブロック１１５の最上段に位置する素子ユニット１１４の表面の任意位置から、素子ユニット１１４の板厚方向に形成された偏光分離膜１４の３列分の距離間隔で、板厚方向に形成された偏光分離膜１４の表面位置と平行に、且つ素子ブロック１１５の表面と成す角度が略４５°の互いに略平行な複数の切断線で切断することによって、偏光子３０と同じ機能を有し、偏光子３０と同様の効果を有する３段構造の偏光子５０が得られる。
【０１３６】
このように構成および製造された偏光子５０は、光入射面に沿って並列配置された５列のガラス材から構成され、光入射面から入射した光（Ｓ偏光光＋Ｐ偏光光）は、ガラス材同士の界面に形成されたシステム光軸ＡＬに沿う４つの偏光分離膜の内、３つの偏光分離膜を通過して一種類の直線偏光光のみが、光射出面から射出される。
【０１３７】
したがって、２段構造の偏光子４０および３段構造の偏光子５０は、断面形状が正方形のガラス板１１１を用い、素子ブロック１１５を切断する切り代を考慮する必要がなく、コントラスト特性に優れた偏光子を、容易に、しかも一度に多数を製造することができる。すなわち、量産化が容易で、しかも安価な偏光子、およびプロジェクターを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３８】
【図１】（ａ）は本実施形態に係る２段構造の偏光子を模式的に示す正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面における２段構造の偏光子の断面図。
【図２】青色波長域対応の偏光分離膜が形成された２段構造の偏光子の分光透過率特性を示すグラフ。
【図３】緑色波長域対応の偏光分離膜が形成された２段構造の偏光子の分光透過率特性を示すグラフ。
【図４】赤色波長域対応の偏光分離膜が形成された２段構造の偏光子の分光透過率特性を示すグラフ。
【図５】青色波長域対応の偏光分離膜が形成された従来の１段構造の偏光子の分光透過率特性を示すグラフ。
【図６】緑色波長域対応の偏光分離膜が形成された従来の１段構造の偏光子の分光透過率特性を示すグラフ。
【図７】赤色波長域対応の偏光分離膜が形成された従来の１段構造の偏光子の分光透過率特性を示すグラフ。
【図８】本実施形態に係る３段構造の偏光子を模式的に示す断面図。
【図９】青色波長域対応の偏光分離膜が形成された３段構造の偏光子の分光透過率特性を示すグラフ。
【図１０】緑色波長域対応の偏光分離膜が形成された３段構造の偏光子の分光透過率特性を示すグラフ。
【図１１】赤色波長域対応の偏光分離膜が形成された３段構造の偏光子の分光透過率特性を示すグラフ。
【図１２】本実施形態に係る偏光子を製造する主要な工程における工程断面図。
【図１３】本実施形態に係る偏光子を製造する主要な工程における工程断面図。
【図１４】本実施形態に係る偏光子が組み込まれたプロジェクターの光学系を示す概略構成図。
【図１５】（ａ）は完成した偏光子の正面、上面および側面を一括して示す模式図であり、（ｂ）は（ａ）に示す偏光子の正面図に対して角度９０°回転した状態の正面、上面および側面を一括して示す模式図。
【図１６】本実施形態に係る別の２段構造の偏光子を模式的に示す断面図。
【図１７】（ａ）は従来の１段構造の偏光子を模式的に示す正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面における従来の１段構造の偏光子の断面図。
【図１８】従来の１段構造の偏光子の素子ブロック切断工程における態様を示す工程図。
【符号の説明】
【０１３９】
１（１Ｂ，１Ｇ，１Ｒ），３０（３０Ｂ，３０Ｇ，３０Ｒ），４０…偏光子、１ａ，３０ａ，４０ａ…光入射面、１ｂ，３０ｂ，４０ｂ…光射出面、１０…液晶プロジェクター、１１，１２，１３，３１，３２，３３，４１（４１ａ〜４１ｄ）…透光性基材としてのガラス材、１４（１４ａ，１４ｂ），３４（３４ａ〜３４ｃ），４４（４４ａ〜４４ｃ）…偏光分離膜、１１１…透光性基板としてのガラス板、１１２…ガラスブロック、１１３…分割ユニット、１１４…素子ユニット、１１５…素子ブロック、１００…照明光学系、１００ａ…システム光軸、１０４…反射ミラー、１１０…ランプ、１２０…第１のレンズアレイ、１３０…第２のレンズアレイ、１４０…偏光変換素子、１５０…重畳レンズ、２００…色光分離光学系、２０１，２０２…ダイクロイックミラー、２０３，２１２，２１４…反射ミラー、２１０…リレー光学系、２１１…集光レンズ、２１３…リレーレンズ、３０１，３０２，３０３…フィールドレンズ、３１０，３２０，３３０…出射偏光子、４００，４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ…液晶ライトバルブ、５００…クロスダイクロイックプリズム、６００…投写レンズ。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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