(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射した光を２種類の直線偏光光に分離する偏光分離装置の製造方法であって、
（ａ）一方の表面に偏光分離膜が形成された板状部材を少なくとも一部に含む複数の板状部材を互いに接着して積層体を形成する第１の工程と、
（ｂ）前記板状部材の積層体を前記板状部材の表面に対し所定の角度で切断し、断面が略平行四辺形である複数の角柱状部材が互いに接着されている構成の略平板状の偏光分離装置ブロックを形成する第２の工程と、
（ｃ）前記偏光分離装置ブロックの少なくとも一方の端部から、略台形の断面を有する角柱形状の被切断部材を切り離して、略直方体形状の偏光分離装置を形成する第３の工程と、
を有することを特徴とする偏光分離装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の偏光分離装置の製造方法であって、
前記被切断部材の断面の略台形形状の上底の長さは、前記切断歯の歯厚の半分よりも大きな値に設定されている偏光分離装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１記載の偏光分離装置の製造方法であって、
前記第１の工程において、積層体の最も外側に位置する２枚の板状部材のうちの少なくとも一方の板状部材の厚みが、その間に接着される板状部材の厚みよりも大きく、
前記第３の工程において、積層体の最も外側に位置し厚みが大きく設定されていた上記板状部材であった部分から、被切断部材が切り離される、偏光分離装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１記載の偏光分離装置の製造方法であって、さらに、
（ｄ）前記工程（ｃ）の前に、前記偏光分離装置ブロックを固定台に接着固定する工程を備える、偏光分離装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の偏光分離装置の製造方法であって、
前記第３の工程において、前記偏光分離装置ブロックの両端を切断し、
前記両端部の切断は、いずれも前記略平板状の偏光分離装置ブロックの一方の側から切断歯を切り込ませることによって行われる、偏光分離装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は偏光分離装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶装置を用いた投写型表示装置のように、特定の偏光光を用いる装置において、小型の偏光分離装置が採用されている。図９に、このような偏光分離装置の斜視図を示す。偏光分離装置７０は、三角柱あるいは四角柱の形状をしたプリズム７１、７３、７４等の間に、偏光分離膜７５と反射膜７６とが交互に配置された構造となっている。プリズム７１とプリズム７３との間には、無機物の多層膜からなる偏光分離膜７５が配置されている。また、プリズム７３とプリズム７４との間には、アルミニウム膜や無機物の多層膜からなる反射膜７６が配置されている。偏光方向がランダムな光線７７がプリズム７２に入ると、偏光分離膜７５で、Ｐ偏光成分の光とＳ偏光成分の光とに分離される。Ｐ偏光成分の光は偏光分離膜７５を透過し、プリズム７１を通って外へ出ていく。一方、Ｓ偏光成分の光７８は、偏光分離膜７５で反射され、プリズム７３に入り、さらに反射膜７６で反射されて、外へ出ていく。このように、偏光分離装置７０は、入射した光を二種類の直線偏光光に分離する機能を有している。さらに、このような偏光分離装置の偏光光出射面に位相差板を設けて、２種類の偏光光を１種類の偏光光に揃えることにより、偏光変換装置を構成することができる。このようにして構成した偏光変換装置は、特定の偏光光を用いる装置において、光の利用効率を向上させるために利用される。
【０００３】
図９に示した偏光分離装置７０は、図１０に示すような方法で製造される。すなわち、まず、略平行四辺形の断面を有する板状の形状を有する偏光分離装置ブロック７０ａを製造する。偏光分離装置ブロック７０ａは、平行四辺形の断面を有する角柱状部材を複数貼り合わせた構成である。その後、図１０に一点鎖線Ｃで示すように、その両側端部の角柱状部材が三角柱の形状となるように切断加工を施し、略直方体形状の偏光分離装置を得る。このような切断加工が行われるのは、略直方体形状の方が、投写型表示装置等の光学装置に組み込み易いからである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の切断工程においては、切断対象である偏光分離装置ブロック７０ａを固定する。そして、切断歯を偏光分離装置ブロックに対して固定台がある側と逆の側から接近させて、切断加工を行う。切断歯の切り込みは、どちらの端部を切断する場合も同じ側から行うようにした方が、便利である。
【０００５】
しかし、同じ側から切断歯を切り込ませようとすると、図１０に示すように、偏光分離装置ブロックの両端のどちらか一方（図１０において左側）は平行四辺形断面の角に切断歯を切り込ませることになる。そのような加工においては、切断位置は切断が進行するにつれて平行四辺形の斜辺に相当する側面の方にずれていきやすいという問題があった。
【０００６】
本発明は、従来技術における上述の課題を解決するためになされたものであり、切り込み位置ずれの少ない偏光分離素形材の切断加工を行うことを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明においては、一方の表面に偏光分離膜が形成された板状部材を少なくとも一部に含む複数の板状部材を互いに接着して積層体を形成する。そして、板状部材の積層体を板状部材の表面に対し所定の角度で切断し、断面が略平行四辺形である複数の角柱状部材が互いに接着されている構成の略平板状の偏光分離装置ブロックを形成する。その後、偏光分離装置ブロックの少なくとも一方の端部から、略台形の断面を有する角柱形状の被切断部材を切り離して、略直方体形状の偏光分離装置を形成する。
【０００８】
この態様においては、平行四辺形断面の複数の角柱状部材が互いに接着されている構成の略平板状の偏光分離装置ブロックの端部から、略台形の断面を有する角柱形状の被切断部材を切り離している。このため、切断の際には略平板状の偏光分離装置ブロックの平らな部分に切断歯を切り込ませることができ、切り込み位置がずれる可能性が低い。また、得られる偏光分離装置は略直方体形状であるため、様々な機器に使用しやすい。
【０００９】
なお、被切断部材の断面の略台形形状の上底の長さは、切断歯の歯厚の半分よりも大きな値に設定されていることが好ましい。このような態様とすれば、切断歯の外側の面も、偏光分離装置ブロックの表面の端よりも内側に位置することとなる。このため、切断歯の切り込み位置がずれる可能性を低減させる効果を、より確実なものとすることができる。
【００１０】
また、積層体を形成する工程においては、積層体の最も外側に位置する２枚の板状部材のうちの少なくとも一方の板状部材の厚みが、その間に接着される板状部材の厚みよりも大きく、略台形の断面を有する角柱形状の被切断部材を切り離す工程においては、積層体の最も外側に位置し厚みが大きく設定されていた上記板状部材であった部分から、被切断部材が切り離されることが好ましい。
【００１１】
積層体の最も外側に位置する板状部材は、積層体から偏光分離装置ブロックを切り出すと、偏光分離装置ブロックの側端部の角柱状部材を構成することとなる。よって、このような態様とすれば、側端部の角柱状部材の断面を大きくすることができ、第３の工程において、そこから略台形の断面を有する角柱形状の被切断部材を切り離すことができる。
【００１２】
なお、略台形の断面を有する角柱形状の被切断部材を切り離す工程においては、偏光分離装置ブロックの両端を切断し、両端部の切断は、いずれも略平板状の偏光分離装置ブロックの一方の側から切断歯を切り込ませることによって行われることが好ましい。
【００１３】
このような態様とすれば、切断設備を簡単なものとすることができる。すなわち、偏光分離装置ブロックを反転させる必要がなく、また、偏光分離装置ブロックを挟んで両側に切断歯の設備を設ける必要がない。そして、たとえば、同一の切断歯を位置を変えて２回送ることで、偏光分離装置ブロックの両端を切り落とすことができる。また、偏光分離装置ブロックの両側端を切断する態様においては、両端のうちの一方については、偏光分離装置ブロックの端面と上面とがなす角部の近辺に切り込むこととなる。そのような場合には、角部によって切断歯の切り込み位置が端面側にずれる可能性が高い。しかし、上記のような態様とすれば、切断歯は、台形断面の上底の側の面に切り込むこととなり、偏光分離装置ブロックの平らな部分に切り込むこととなるため、切り込み位置がずれる可能性が低い。
【００１４】
なお、本発明は、以下に示すような種々の態様で実現することが可能である。
（１）偏光分離装置の製造装置。
（２）偏光分離装置の製造方法。
（３）上記の装置や方法を実現するためのコンピュータプログラム。
（４）上記の装置や方法を実現するためのコンピュータプログラムを記録した記録媒体。
（５）上記の装置や方法を実現するためのコンピュータプログラムを含み搬送波内に具現化されたデータ信号。
【００１５】
【発明の実施の形態】
Ａ．実施例：
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づき説明する。
（１）偏光ビームスプリッタアレイの製造
図１および図２は、この発明の第１実施例である偏光ビームスプリッタアレイを製造する主要な工程を示す工程断面図である。図１（Ａ）の工程では、それぞれ板状の複数の第１の透光性部材３２１と、複数の第２の透光性部材３２２と、ダミーガラス３２４とが準備される。第１の透光性部材３２１のほぼ平行な２つの表面（膜形成面）のうちで、一方の表面上には偏光分離膜３３１が形成されている。また、他方の表面上には、反射膜３３２が形成されている。第２の透光性部材３２２とダミーガラス３２４の表面上には、これらの膜のいずれも形成されていない。
【００１６】
第１と第２の透光性部材３２１，３２２としては、板ガラスが用いられる。ただし、ガラス以外の透光性の板状材料を用いることも可能である。また、第１と第２の透光性部材の一方を、他方とは異なる色を有する材料を用いるようにするようにしてもよい。こうすれば、偏光ビームスプリッタアレイとして完成した後に、２つの部材の区別をつけやすいという利点がある。たとえば一方の部材を、無色透明な板ガラスで形成し、他方を青色で透明な板ガラスで形成するようにしてもよい。なお、板ガラスとしては、磨き板ガラスやフロートガラスが好ましく、特に、磨き板ガラスが好ましい。
【００１７】
偏光分離膜３３１は、ｓ偏光とｐ偏光のいずれか一方を選択的に透過させ、他方を選択的に反射する性質を有する膜である。通常は、このような性質を有する誘電体多層膜を積層することによって偏光分離膜３３１が形成される。
【００１８】
反射膜３３２は、誘電体多層膜を積層することによって形成される。もちろん、反射膜３３２を構成する誘電体多層膜は、偏光分離膜３３１を構成するものとは異なる組成および構成を有している。反射膜３３２としては、偏光分離膜３３１で反射された直線偏光成分（ｓ偏光またはｐ偏光）のみを選択的に反射し、他の直線偏光成分は反射しないような誘電体多層膜で構成されたものが好ましい。
【００１９】
反射膜３３２は、アルミニウムを蒸着することによって形成するようにしてもよい。誘電体多層膜で反射膜３３２を形成した場合には、特定の直線偏光成分（たとえばｓ偏光）を約９８％程度の反射率で反射することができる。一方、アルミニウム膜では、反射率は高々９２％程度である。従って、誘電体多層膜で反射膜３３２を形成するようにすれば、偏光ビームスプリッタアレイから出射される光量を高めることができる。さらに、誘電体多層膜は、アルミニウム膜よりも光の吸収が少ないので、発熱も少ないという利点もある。なお、特定の直線偏光成分の反射率を向上させるには、反射膜３３２を構成する誘電体多層膜（通常は２種類の膜が交互に積層された構造である）を構成するそれぞれの膜の厚さ、あるいは膜の材料を最適化すれば良い。
【００２０】
一方、ダミーガラス３２４は、偏光分離膜や反射膜が形成されていない平坦な板ガラスである。ダミーガラス３２４は、最終的には偏光ビームスプリッタの端部を構成する部材であり、その厚みは第１や第２の透光性部材３２１，３２２の厚みよりも厚く設定されている。
【００２１】
図１（Ｂ）の工程では、第１と第２の透光性部材３２１，３２２が光学接着剤によって交互に貼り合わされ、その最上層と最下層にはダミーガラス３２４が貼り合わされる。この結果、光学接着剤層３２５が、ダミーガラス３２４と反射膜３３２との間、偏光分離膜３３１と第２の透光性部材３２２との間、透光性部材３２２と反射膜３３２との間、偏光分離膜３３１とダミーガラス３２４との間にそれぞれ形成される。なお、図１および図２では、図示の便宜上、各層３３１，３３２，３２５の厚みが誇張されている。また、貼り合わされるガラスの枚数についても省略されている。
【００２２】
図２（Ａ）の工程では、貼り合わされた透光性部材３２１，３２２およびダミーガラス３２４の表面にほぼ垂直な方向から紫外線を照射することによって、光学接着剤層３２５を硬化させる。紫外線は、誘電体多層膜を通過する。この実施例では、偏光分離膜３３１と反射膜３３２が、それぞれ誘電体多層膜で形成されている。従って、図２（Ａ）に示すように、透光性部材３２１，３２２およびダミーガラス３２４の表面にほぼ垂直な方向から紫外線を照射することによって、複数の光学接着剤層３２５を同時に硬化させることができる。
【００２３】
一方、反射膜３３２をアルミニウムの蒸着で形成した場合には、紫外線がアルミニウム膜で反射されてしまう。従って、この場合には、図２（Ａ）に破線で示すように、紫外線を透光性部材３２１，３２２の表面にほぼ平行な方向から照射する。この時、紫外線を入射する側と反対側の部分では、紫外線による光学接着剤層３２５の照射効率が低下する。従って、光学接着剤層３２５が硬化するまでに比較的長い時間が必要になる。一方、反射膜３３２を誘電体多層膜で形成するようにすれば、透光性部材３２１，３２２の表面に平行でない方向から紫外線を照射できるので、比較的短時間で効率よく光学接着剤層３２５を硬化させることができる。以上のようにして積層体が形成されるが、この工程は、一方の表面に偏光分離膜が形成された板状部材を少なくとも一部に含む複数の板状部材を互いに接着するものであれば他の方法であってもよい。
【００２４】
図２（Ｂ）の工程では、こうして互いに接着された複数の透光性部材３２１，３２２、ダミーガラス３２４からなる積層体を、その表面と所定の角度θをなす切断面（図中、破線で示す）でほぼ平行に切断することによって、光学素子ブロック（偏光分離装置ブロック）３２０’が切り出される。θの値は、約４５度とすることが好ましい。この角度が、最終的に光ビームスプリッタアレイにおいて、偏光分離膜３３１、反射膜３３２が後述する光入射面３２０ｉ、光出射面３２０ｏとなす角を規定する。
【００２５】
図３は、こうして製造された光学素子ブロック３２０’を示す斜視図である。この図からわかるように、光学素子ブロック３２０’は、それぞれ断面が平行四辺形の柱状の第１と第２の透光性部材３２１，３２２が、交互に貼り合わされた形状を有している。そして両端には、同様に平行四辺形断面であるが第１と第２の透光性部材３２１，３２２に比べて幅の広いダミーガラス３２４が貼り合わされている。この後、この光学素子ブロック３２０’の鋭角をなす両側端を切除して直方体に整形し、その表面（切断面）を研磨することによって、偏光ビームスプリッタアレイを得ることができる。
【００２６】
なお、この光学素子ブロック３２０’は、互いに平行な光入射面と光射出面とを有し前記光入射面に入射した光の偏光分離を実行する偏光分離部（本実施例においては第１と第２の透光性部材の繰り返し構造がこれに相当する。）と、光入射面及び光射出面とそれぞれ同一平面を構成する第１と第２の面を有し偏光分離部の少なくとも一方の端部に設けられた被切断部（本実施例においてはダミーガラスがこれに相当する。）と、を備えた略平板状の光学素子ブロックとすることができる。また、本実施例では、光学素子ブロックの両端部にダミーガラスを設けているが、片側にのみ設ける構成としても良い。
【００２７】
（２）偏光ビームスプリッタアレイの両端部の切断
図４は、光学素子ブロック３２０’の両側端部を切断して端面を垂直な面に加工する工程を示す説明図である。切り出された光学素子ブロック３２０’は、薄い略平行四辺形の断面を有する略平板状の部材である。その光学素子ブロック３２０’の薄い平行四辺形断面の両端の鋭角部分を、平板の上下の表面、すなわち光入射面３２０ｉと光出射面３２０ｏにほぼ垂直に切断することによって、略直方体の偏光ビームスプリッタアレイ３２０（図５）を得る。この工程は、光学素子ブロック３２０’を構成する角柱状部材による繰り返し構造の縞の方向（角柱部材の軸方向）に沿って、回転歯である１枚の切断歯９００を２回送ることにより行われる。なお、同一の切断歯を２回送るのではなく、光学素子ブロック３２０’に対して同じ側に設けられた一対の切断歯を一回送ることで、両端の切断加工を行うこととしてもよい。
【００２８】
このとき、切断歯９００の回転軸は、固定台上に接着固定された光学素子ブロック３２０’の上面すなわち光入射面３２０ｉよりも上方にあり、切断歯９００は光学素子ブロック３２０’に対して光入射面３２０ｉ側から切り込む。その際、左端のダミーガラス３２４Ｌに対して切り込む切断歯９００の切り込み位置は、切断歯９００の歯厚の中心が光入射面３２０ｉの端から所定の距離Ｗだけ内側となる位置である。Ｗは、｛（切断歯９００の厚み）／２｝より長い寸法である。ここでは、Ｗは１０ｍｍとする。一方、右側のダミーガラス３２４Ｒに対して切り込む切断歯９００の切り込み位置は、同様に、切断歯９００の歯厚の中心が光出射面３２０ｏの端から距離Ｗだけ内側となる位置である。その結果、切断歯９００によって切除される部分は、図４に示すように、ダミーガラス３２４の表面であった面を斜辺とし、光入射面３２０ｉと光出射面３２０ｏを向かい合う２辺とする台形断面を有する。台形断面の上底（台形の向かい合う平行な二辺のうちの短い方の辺）の長さは、切断歯９００の厚みの分だけ光学素子ブロック３２０’が削られた結果、｛Ｗ−（切断歯９００の厚み）／２｝である。
【００２９】
その後、両端を切断された光学素子ブロック３２０’の光入射面３２０ｉおよび光出射面３２０ｏは、それぞれ平坦に研磨される。図５は、こうして作成された偏光ビームスプリッタアレイ３２０の斜視図である。
【００３０】
（３）本実施例の効果
本実施例においては、平行四辺形断面を有する平板状の光学素子ブロック３２０’の両端部を切断して、略直方体形状の偏光ビームスプリッタアレイ３２０を得ている。このようにして得られる略直方体形状の偏光ビームスプリッタアレイ３２０は、投写型表示装置等の光学装置に組み込む際に便利である。
【００３１】
また、本実施例においては、偏光ビームスプリッタアレイ３２０に対して同じ側から切断歯９００を切り込むこととしているため、同一の切断歯９００を２回送ることで偏光ビームスプリッタアレイ３２０の両側端を切断することができる。また、そのような場合には、両端のうちの一方については、端面（本実施例においては、もともとダミーガラス３２４Ｌの表面であった面）と上面（光入射面３２０ｉ）とが鈍角をなす角部の近辺に切り込むこととなる。そのような場合には、２面が鈍角をなす角部によって切断歯の切り込み位置が端面側にずれる可能性が高い。しかし、本実施例においては、切断歯９００の切り込み位置は、切断歯９００の歯厚の中心が光入射面３２０ｉの端から所定の距離Ｗだけ内側となる位置である。このため、偏光ビームスプリッタアレイ３２０の光入射面３２０ｉの平らな部分に切断歯９００を切り込ませることができ、切り込み位置がずれる可能性が低い。また、当初から切断歯９００の両側に偏光ビームスプリッタアレイ３２０の素材がある状態で切り進むことができ、切断歯９００が片側からのみ圧力を受けるということがないため、切り進むうちに切断歯９００の送りがずれる可能性が低い。さらに、同様の理由から、切断歯９００の片減りも低減できる。なお、本実施例においては、切り込み位置は切断歯９００の歯厚の中心が光入射面３２０ｉの端から１０ｍｍだけ内側となる位置であるとしたが、切り込み位置はこれに限られるものではなく、端から｛（切断歯９００の厚み）／２｝の位置よりも内側の任意の位置とすることができる。すなわち、ダミーガラス３２４Ｌ（被切断部）の表面または裏面の端部から所定の距離だけ内側に離れた切断位置に切断歯を当てて、前記被切断部を切断するものであればよい。
【００３２】
また、両側の被切断部分が略台形の断面形状を有するため、それぞれ台形断面の上底または下底（台形の向かい合う平行な二辺のうちの長い方の辺）が、偏光分離装置ブロックを固定している固定台に接することとなる。このため、被切断部分が固定台に接している面積を十分大きく確保しておけば、すなわち、切断歯を切り込ませる位置を端から十分内側にすれば、切除後も被切断部が固定台に接着されたままで飛散することがなくなるので、切断面に割れや欠けが発生する可能性を低減することができる。
【００３３】
さらに、積層体の最も外側に位置するダミーガラス３２４は、第１と第２の透光性部材３２１，３２２よりも厚く設けられているため、偏光分離装置ブロックの側端部の角柱状部材の断面は他の角柱状部材に比べて大きい。よって、そこから容易に略台形の断面を有する角柱形状の被切断部材を切り離すことができる。また、このため、切断面が偏光分離膜３３１や反射膜３３２にかかることがなく、偏光分離膜３３１や反射膜３３２を一部切り取ってしまうということがない。
【００３４】
さらに、上記の製造方法によれば、無機物質の多層薄膜等で構成された偏光分離膜を表面に有する板ガラスと、反射膜を表面に有する板ガラスとを交互に貼り合わせた積層体から、貼り合わせ面に対して所定の角度で切り出すことにより、偏光ビームスプリッタにおける偏光分離膜と反射面の繰り返し構造を、板ガラスの厚さと数量に応じて設定できる。つまり、細かい繰り返しで、多くの繰り返し構造を薄い板の中に偏光ビームスプリッタとして、構成することが可能となり、また、各面の平行性は板ガラスの精度で決まるので、容易に精度の高い平行度が得られるとともに、偏光分離面と反射面の、繰り返しピッチの精度も高く構成することができる。さらに、光の光入射面と光出射面が均一であるため、位相差板を貼ったり、反射防止膜を付ける等の処理がしやすい。
【００３５】
なお、第１の透光性部材３２１と、第２の透光性部材３２２と、ダミーガラス３２４とを貼り合わせて積層体を得る工程においては、以下のようにすることもできる。すなわち、１枚の第１の透光性部材３２１と、１枚の第２の透光性部材３２２とを貼り合わせることによって得られる積層体（「単位積層体」と呼ぶ）を予め複数作成しておき、これらの単位積層体を順次積層して、両端にダミーガラス３２４を貼り合わせるようにしてもよい。また、接着剤層を介して１つの単位積層体を積層し、接着剤層の気泡を追い出し、その後、紫外線を照射して接着剤層を硬化させるようにしてもよい。このような工程によっても、上記とほぼ同様な効果が得られる。
【００３６】
なお、透光性部材３２１，３２２の厚みの精度は、それぞれの表面を研磨する際に管理することができる。また、接着剤層の厚みは、接着剤の塗布量や、気泡を追い出す工程において圧力を部材表面にわたって均一にすることにより、均一にすることが可能である。
【００３７】
Ｂ．実施例のビームスプリッタアレイを使用した投写型表示装置の光学要素：
本実施例のビームスプリッタアレイを使用した投写型表示装置について説明する。図６は、実施例による偏光ビームスプリッタアレイ３２０の光出射面３２０ｏの一部に、λ／２位相差板３２１を選択的に設けた偏光変換素子を示す平面断面図である。
【００３８】
図６に示す実施例の偏光変換素子の入射面からは、ｓ偏光成分とｐ偏光成分とを含むランダムな偏光方向を有する入射光が入射される。この入射光は、まず、偏光分離膜３３１によってｓ偏光とｐ偏光とに分離される。ｓ偏光は、偏光分離膜３３１によってほぼ垂直に反射され、反射膜３３２によってさらに反射されて、出射面３２６から出射される。一方、ｐ偏光は、偏光分離膜３３１をそのまま透過して、λ／２位相差板３８１によってｓ偏光に変換されて出射される。従って、偏光変換素子からは、ｓ偏光のみが選択的に出射される。
【００３９】
なお、λ／２位相差板３８１を、第１の透光性部材３２１の出射面部分に選択的に設けるようにすれば、偏光変換素子からｐ偏光のみを選択的に出射することができる。
【００４０】
図６に示す実施例の偏光ビームスプリッタアレイ３２０では、偏光分離膜３３１を透過するｐ偏光は、偏光ビームスプリッタアレイ３２０の入射面から出射面までの間に光学接着剤層３２５を１回通過する。また、偏光分離膜３３１で反射されるｓ偏光は、偏光ビームスプリッタアレイ３２０の入射面から出射面までの間に光学接着剤層３２５を１回も通過しない。光学接着剤層３２５はほぼ透明であるが、いくらか光を吸収する性質を有している。従って、光学接着剤層３２５を通過するたびに、光量は減少する。また、光学接着剤層３２５を通過する際には、偏光方向が若干変わる可能性もある。実施例の偏光ビームスプリッタアレイでは、ｓ偏光が光学接着剤層３２５を通る回数が少ないので、光の利用効率がより高い。
【００４１】
図７は、偏光ビームスプリッタアレイ３２０の光入射面側に、複数の小レンズ（集光レンズ）３１１がマトリクス状に配列された集光レンズアレイ３１０を設けた状態を示す断面図である。偏光ビームスプリッタアレイ３２０の光入射面には、偏光分離膜３３１へ入射して有効な偏光光に変換される光が入射する有効入射領域ＥＡ（偏光分離膜３３１に対応する光の入射面）と、反射膜３３２に入射して、無効な偏光光に変換される光が入射する無効入射領域ＵＡ（反射膜３３２に対応する光の入射面）とが、交互に配置されている。この有効入射領域ＥＡおよび無効入射領域ＵＡのｘ方向の大きさＷｐ  は、集光レンズ３１１のｘ方向の大きさＷＬ  の１／２に等しい。また、集光レンズ３１１の中心（レンズ光軸）３１１ｃは、有効入射領域ＥＡのｘ方向の中心と等しくなるように配置されている。有効入射領域ＥＡは、偏光分離膜３３１を、偏光ビームスプリッタ３２０の光入射面に投影した領域に相当する。従って、偏光分離膜３３１のｘ方向のピッチは、集光レンズ３１１のレンズ光軸３１１ｃのｘ方向のピッチに等しく設定されている。
【００４２】
なお、図７の右端の集光レンズ３１１には、対応する偏光分離膜３３１や反射膜３３２が形成されていない。これは、端部の集光レンズ３１１を通過する光量が比較的少ないので、これらの膜を設けなくても光の利用効率にあまり影響がないためである。
【００４３】
図８は、本発明を適用した投写型表示装置の一例を示す概略構成図である。投写型表示装置８００は、照明光学系１と、色光分離光学系８１６と、リレー光学系８５０と、３枚の液晶ライトバルブ８０３，８０５，８１１と、クロスダイクロイックプリズム８１３と、投写光学系８１４とを備えている。
【００４４】
照明光学系１は、偏光発生光学系を備えており、偏光方向の揃った１種類の直線偏光光を射出する。照明光学系１から射出された光は、色光分離光学系８１６において赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の色光に分離される。分離された各色光は、液晶ライトバルブ８０３，８０５，８１１において画像情報に対応して変調される。ここで、液晶ライトバルブ８０３，８０５，８１１は、電気光学装置に相当する液晶パネルと、その光入射面側および光射出面側に配置された偏光板とによって構成されている。液晶ライトバルブ８０３，８０５，８１１において変調された各色光は、クロスダイクロイックプリズム８１３で合成され、投写光学系８１４によってスクリーン８１５上に投写される。これにより、スクリーン８１５上に画像が表示されることとなる。
【００４５】
この投写型表示装置８００においては、照明光学系１は、第１の光学要素２００と、第２の光学要素３００とを備えている。第１の光学要素２００は矩形状の輪郭を有する微小な光束分割レンズ２０１が縦横に複数配列された構成を有している。この第１の光学要素２００は、光源光軸Ｒが第１の光学要素２００の中心に一致するように配置されている。
【００４６】
一方、第２の光学要素３００は、集光レンズアレイ３１０と、本実施例の偏光ビームスプリッタアレイ３２０と、選択位相差板３８０と、出射側レンズ３９０とを備えている。選択位相差板３８０は、λ／２位相差板３８１が第２の透光性部材３２２の出射面部分にのみ形成されており、第１の透光性部材３２１の出射面部分は無色透明となっている板状体である。偏光ビームスプリッタアレイ３２０は略直方体形状となっているため、装置への組み込みが容易であり、組み込みの精度が出しやすい。また、本実施例の偏光ビームスプリッタアレイ３２０は、製造工程において割れ、欠けが発生しにくく、製品精度が高いため、投写型表示装置は、高品質の画像を投射することができる。
【００４７】
なお、図８に示すような投写型表示装置の各部の構成および機能については、例えば、本願出願人によって開示された特開平１０−９０５２０号公報および特開平１０−３２５９５４号公報に詳述されているので、本明細書において詳細な説明は省略する。
【００４８】
Ｃ．その他：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００４９】
上記実施例では、板ガラスを用いて偏光分離装置を作成していたが、板ガラスに限らず、光学ガラスやプラスチック等の他の透光性基板を用いることも可能である。
【００５０】
また、本実施例では、偏光ビームスプリッタアレイの両側について、端から等しい距離Ｗだけ内側の位置を切断加工するものとしたが、両側のうち、切断歯を角部に切り込ませる必要がない方（図４において右側の側端部）の切断加工においては、他方よりも切断位置の端からの距離を短くしてもよい。そうすることで、偏光ビームスプリッタアレイの左右両端のプリズムの形状が異なるものとなるため、光入射面と光射出面とが区別しやすくなる。また、切除する素材を少なくすることもできる。さらに、両側のうち、切断歯を角部に切り込ませる必要がない方の切断加工においては、距離Ｗを０として、三角形断面を有する部材を切除するものとしてもよい。そのようにすれば、切除する素材をより少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例である偏光ビームスプリッタアレイを製造する主要な工程を示す工程断面図。
【図２】この発明の実施例である偏光ビームスプリッタアレイを製造する主要な工程を示す工程断面図。
【図３】実施例による光学素子ブロック３２０’を示す斜視図。
【図４】図３の光学素子ブロックの両側端部を切断して端面を垂直な面に加工する工程を示す説明図。
【図５】偏光ビームスプリッタアレイの斜視図。
【図６】実施例の偏光変換素子を示す平面断面図。
【図７】偏光ビームスプリッタアレイ３２０の光入射面側に、複数の小レンズ（集光レンズ）３１１がマトリクス状に配列された集光レンズアレイ３１０を設けた状態を示す断面図。
【図８】偏光照明装置１を備えた投写型表示装置８００の要部を示した概略構成図。
【図９】偏光ビームスプリッタの斜視図。
【図１０】偏光ビームスプリッタアレイの両側端部を切断して端面を垂直な面に加工する従来の工程を示す説明図。
【符号の説明】
１…偏光照明装置
１０…光源部
２０…偏光発生装置
２２…偏光ビームスプリッタアレイ
３０…偏光ビームスプリッタ
３２，３４，４２，４４…直角プリズム
３６…偏光分離膜
４０…プリズム
４６…反射膜
７１…プリズム
７２…プリズム
７３…プリズム
７４…プリズム
７５…偏光分離膜
７６…光線
７７…透過光
７８…Ｓ偏光光線
８０…投写型表示装置
９０…照明領域
１０１…光源ランプ
１０２…放物面リフレクター
２００…第１の光学要素
２０１…光束分割レンズ
２０２…中間光束
３００…第２の光学要素
３１０…集光レンズアレイ
３１１…集光レンズ
３２０…偏光ビームスプリッタアレイ
３２０ｉ，３２０ｏ…偏光ビームスプリッタアレイ
３２１…第１の透光性部材
３２２…第２の透光性部材
３２４，３２４Ｌ，３２４Ｒ…ダミーガラス
３２５…光学接着剤層
３２６…出射面
３２７…入射面
３３１…偏光分離膜
３３２…反射膜
３４０…遮光プレート
３４１…遮光部
３４２…透光部
３８０…選択位相差板
３８１…λ／２位相差板
３９０…出射側レンズ
８００…投写型表示装置
８０１…青光緑光反射ダイクロイックミラー
８０２，８０７，８０９…反射ミラー
８０３，８０５，８１１…液晶パネル
８０４…緑光反射ダイクロイックミラー
８０６…入射レンズ
８０７…反射ミラー
８０８…リレーレンズ
８０９…反射ミラー
８１０…出射レンズ
８１３…クロスダイクロイックプリズム
８１４…投写レンズ
８１５…スクリーン
８５０…導光手段
９００…切断歯
【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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