(57)【要約】　【課題】　偏光変換素子における光の損失を防ぐ。【解決手段】　それぞれ板状の第１の透光性部材３２１と第２の透光性部材３２２を準備する。第１の透光性部材３２１は、ほぼ平行な第１と第２の表面（膜形成面）を有する。第１の膜形成面上には偏光分離膜３３１を形成する。また、第２の膜形成面上には反射膜３３２を形成する。第２の透光性部材３２２の表面にはこれらの膜は形成されていない。そして、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とを交互に貼り合わせる。こうして貼り合わされた透光性部材を、表面と所定の角度で切り出し、その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３２０を形成する。【選択図】　図５
2004110053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　光学素子であって、
　光入射面と、前記光入射面にほぼ平行な光出射面とを有し、前記光入射面および光出射面と所定の角度をなすように形成されたほぼ平行な第１および第２の膜形成面と、前記第１の膜形成面上に形成された偏光分離膜と、前記第２の膜形成面上に形成された反射膜と、をそれぞれ備える複数の第１の透光性部材と、
　前記複数の第１の透光性部材と交互に貼り合わされ、前記複数の第１の透光性部材の前記光入射面および光出射面とそれぞれ同一平面に形成された光入射面および光出射面をそれぞれ有する複数の第２の透光性部材と、
を備えることを特徴とする光学素子。
【請求項２】
　請求項１記載の光学素子であって、
　前記反射膜は誘電体多層膜で形成されている、光学素子。
【請求項３】
　請求項１または請求項２記載の光学素子であって、さらに、
　前記第１の透光性部材の前記光出射面または前記第２の透光性部材の前記光出射面に対応して設けられた偏光方向変換手段を備える、光学素子。
【請求項４】
　請求項１または請求項２記載の光学素子であって、さらに、
　前記第２の透光性部材の前記光入射面に対応して設けられた遮光手段を有する、光学素子。
【請求項５】
　請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の光学素子であって、
　前記第１と第２の透光性部材の間の境界面に接着剤層をそれぞれ有しており、
　前記偏光分離膜と前記反射膜の間隔が前記光学素子を通じてほぼ等しくなるように、前記第１と第２の透光性部材の厚みと前記接着剤層の厚みとのうちの少なくとも一部が設定されている、光学素子。
【請求項６】
　請求項５記載の光学素子であって、
　前記第２の透光性部材の厚みが、前記第１の透光性部材の厚みよりも小さく設定されている、光学素子。
【請求項７】
　請求項６記載の光学素子であって、
　前記第２の透光性部材の厚みが、前記第１の透光性部材の厚みの約８０％ないし約９０％の範囲である、光学素子。
【請求項８】
　請求項５ないし請求項７のいずれかに記載の光学素子であって、
　前記第１の透光性部材の厚みが、前記第２の透光性部材の厚みに前記接着剤層の厚みの２倍を加算した値にほぼ等しい、光学素子。
【請求項９】
　請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の光学素子であって、
　前記光学素子は、前記光学素子の光入射面側に配列された複数の小レンズとともに使用される光学素子であり、
　前記光学素子内の複数の前記偏光分離膜の相互の間隔が、前記複数の小レンズのピッチとほぼ対応するように設定されている、光学素子。
【請求項１０】
　請求項９記載の光学素子であって、
　前記第１と第２の透光性部材の間の境界面に接着剤層をそれぞれ有しており、
　前記複数の偏光分離膜の相互の間隔が前記複数の小レンズのレンズ光軸のピッチとほぼ対応するように、前記第１と第２の透光性部材の厚みと前記接着剤層の厚みとのうちの少なくとも一部が設定されている、光学素子。
【請求項１１】
　請求項１０記載の光学素子であって、
　前記複数の小レンズは複数の異なるレンズ光軸ピッチを有しており、
　前記複数の偏光分離膜の相互の間隔は、前記複数の異なるレンズ光軸ピッチとほぼ対応するように、前記第１と第２の透光性部材の厚みと前記接着剤層の厚みとのうちの少なくとも一部が設定されている、光学素子。
【請求項１２】
　請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の光学素子であって、
　前記光学素子は、前記光学素子の光入射面側に配列された複数の小レンズとともに使用される光学素子であり、
　前記光学素子内の複数の前記偏光分離膜の相互の間隔が、前記複数の小レンズから出射される複数の光束のピッチとほぼ対応するように設定されている、光学素子。
【請求項１３】
　請求項１２記載の光学素子であって、
　前記第１と第２の透光性部材の間の境界面に接着剤層をそれぞれ有しており、
　前記複数の偏光分離膜の相互の間隔が前記複数の小レンズから出射される複数の光束のピッチとほぼ対応するように、前記第１と第２の透光性部材の厚みと前記接着剤層の厚みとのうちの少なくとも一部が設定されている、光学素子。
【請求項１４】
　光学素子の製造方法であって、
（ａ）ほぼ平行な第１および第２の表面を有する第１の透光性板材の前記第１の表面上に偏光分離膜を形成する工程と、
（ｂ）前記第１の透光性板材の前記第２の表面上に反射膜を形成する工程と、
（ｃ）前記偏光分離膜および反射膜が形成された複数の前記第１の透光性板材と、２つのほぼ平行な表面を有する複数の第２の透光性板材とをそれぞれ交互に貼り合わせる工程と、
（ｄ）前記交互に貼り合わされた透光性板材を、前記第１および第２の表面に対して所定の角度で切断してほぼ平行な光入射面と光出射面とを有する光学素子ブロックを生成する工程と、
を有する光学素子の製造方法。
【請求項１５】
　請求項１４記載の光学素子の製造方法であって、さらに、
（ｅ）前記光学素子ブロックの前記光入射面と前記光出射面とを研磨する工程、
を備える光学素子の製造方法。
【請求項１６】
　請求項１４または請求項１５記載の光学素子の製造方法であって、
　前記工程（ｃ）は、複数の前記第１の透光性板材と複数の前記第２の透光性板材とを光硬化性接着層を介して交互に積層し、光照射により貼り合わせる工程、
を備える光学素子の製造方法。
【請求項１７】
　請求項１４または請求項１５記載の光学素子の製造方法であって、
　前記工程（ｃ）は、
（１）１枚の前記第１の透光性部材と、１枚の前記第２の透光性部材との間に光硬化性接着層を介して重ね合わせることによって積層体を形成する工程と、
（２）前記積層体に光を照射することによって前記光硬化性接着層を硬化させる工程と、
（３）前記積層体に、前記光硬化性接着層を介して前記第１の透光性部材と前記第２の透光性部材とを交互に重ねてゆき、この際、１枚の部材を重ねる度に前記積層体に光を照射することによって前記光硬化性接着層を硬化させる工程と、
を備える光学素子の製造方法。
【請求項１８】
　請求項１４または請求項１５記載の光学素子の製造方法であって、
　前記工程（ｃ）は、
（１）１枚の前記第１の透光性部材と、１枚の前記第２の透光性部材との間に光硬化性接着層を介して重ね合わせることによって積層体を形成する工程と、
（２）前記積層体に光を照射することによって前記光硬化性接着層を硬化させる工程と、
（３）前記工程（１）および工程（２）で作成された複数の積層体を、前記光硬化性接着剤層を介して交互に重ねてゆき、この際、１つの積層体を重ねる度に光を照射することによって前記光硬化性接着層を硬化させる工程と、
を備える光学素子の製造方法。
【請求項１９】
　請求項１６ないし請求項１８のいずれかに記載の光学素子の製造方法であって、
　前記光の照射を前記透光性部材の表面と平行でない方向から行う、
光学素子の製造方法。
【請求項２０】
　請求項１ないし請求項１３のいずれかに記載の光学素子と、
　前記光学素子からの出射光を一種類の偏光光に変換する偏光変換手段と、
　前記偏光変換手段からの出射光を、与えられた画像信号に基づいて変調する変調手段と、
　前記変調手段により変調された光束を投写する投写光学系と、
を備える投写型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　この発明は、光学素子およびそのための製造方法、並びに、光学素子を備えた投写型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
　ランダムな偏光方向を有する光を、一方向の偏光方向を有する光に変換する光学素子（偏光変換素子）としては、特開平７−２９４９０６号公報に記載されたものが知られている。図１（Ａ）は、このような光学素子の平面図であり、図１（Ｂ）はその斜視図である。この光学素子は、偏光分離膜３６を有する線状の偏光ビームスプリッタ３０と、反射膜４６を有する線状のプリズム４０とを交互に貼り合わせた偏光ビームスプリッタアレイ２２を備えている。また、偏光ビームスプリッタアレイ２２の出射面の一部には、λ／２位相差板２４が選択的に設けられている。
【０００３】
　線状の偏光ビームスプリッタ３０は、２つの直角プリズム３２，３４と、これらの直角プリズム３２，３４の斜面である境界面に形成された偏光分離膜３６とを有している。この偏光ビームスプリッタ３０を製造する際には、一方の直角プリズムの斜面上に偏光分離膜３６を形成した後に、２つの直角プリズム３２，３４を光学接着剤で接着する。
【０００４】
　線状のプリズム４０は、２つの直角プリズム４２，４４と、これらの直角プリズム４２，４４の斜面である境界面に形成された反射膜４６とを有している。このプリズム４０を製造する際には、一方の直角プリズムの斜面上に反射膜４６を形成した後に、２つの直角プリズム４２，４４を光学接着剤で接着する。反射膜４６は、アルミニウム膜等の金属膜で形成される。
【０００５】
　こうして準備された複数の線状偏光ビームスプリッタ３０と、複数の線状プリズム４０とを、光学接着剤で交互に貼り合わせることによって、偏光ビームスプリッタアレイ２２が作成される。そして、λ／２位相差板２４が、偏光ビームスプリッタ３０の出射面に選択的に貼りつけられる。
【０００６】
　光入射面からは、ｓ偏光成分とｐ偏光成分とを含む入射光が入射される。この入射光は、まず、偏光分離膜３６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３６によってほぼ垂直に反射され、反射膜４６によってさらに垂直に反射されて、プリズム４０から出射される。一方、ｐ偏光は、偏光分離膜３６をそのまま透過し、λ／２位相差板２４によってｓ偏光に変換されて出射される。従って、この光学素子に入射したランダムな偏光方向を有する光束は、すべてｓ偏光光束となって出射される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
　図１に示す従来の光学素子では、４つの直角プリズム３２，３４，４２，４４がそれぞれ光学接着剤で貼り合わされている。従って、ｓ偏光やｐ偏光は、光学素子に入射されてから出射されるまでの間に、プリズムの境界に形成されている光学接着剤層を何回も通過しなければならない。光学接着剤層は光をある程度吸収するので、光学接着剤層を通過するたびに光の強度が低下する。この結果、光の利用効率がかなり低下していまうという問題があった。
【０００８】
　この発明は、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、光学素子における光の利用効率を高めることのできる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
　上述の課題の少なくとも一部を解決するため、第１の発明は、光学素子であって、
　光入射面と、前記光入射面にほぼ平行な光出射面とを有し、前記光入射面および光出射面と所定の角度をなすように形成されたほぼ平行な第１および第２の膜形成面と、前記第１の膜形成面上に形成された偏光分離膜と、前記第２の膜形成面上に形成された反射膜と、をそれぞれ備える複数の第１の透光性部材と、
　前記複数の第１の透光性部材と交互に貼り合わされ、前記複数の第１の透光性部材の前記光入射面および光出射面とそれぞれ同一平面に形成された光入射面および光出射面をそれぞれ有する複数の第２の透光性部材と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
　第１の発明によれば、第１の透光性部材の光入射面から入射した光のうち、偏光分離膜で反射される偏光成分が、光学接着剤の層を通過せずに反射膜で反射され、その後、偏光ビームスプリッタから出射される。従って、この偏光成分が光学接着剤の層を通過する回数を低減することができるので、光の利用効率を高めることができる。
【００１１】
　上記第１の発明において、前記反射膜は誘電体多層膜で形成されていることが好ましい。
【００１２】
　誘電体多層膜で形成された反射膜では、アルミニウム膜などの金属製の反射膜に比べて特定の直線偏光成分の反射率を高めることができる。従って、光の利用効率をより一層高めることが可能である。
【００１３】
　上記第１の発明において、さらに、前記第１の透光性部材の前記光出射面または前記第２の透光性部材の前記光出射面に対応して設けられた偏光方向変換手段を備えることが好ましい。
【００１４】
　第１の透光性部材の出射面部分と第２の透光性部材の出射面部分からは、異なる偏光方向の直線偏光成分が出射される。従って、このうちのいずれか一方に偏光方向変換手段を設けることによって、光学素子から出射される光束を、すべて１つの直線偏光成分に変換することができる。
【００１５】
　上記第１の発明において、さらに、前記第２の透光性部材の前記光入射面に対応して設けられた遮光手段を有することが好ましい。
【００１６】
　仮に、第２の透光性部材の光入射面から光が入射されると、この光は、反射膜で反射された後に、偏光分離膜でｓ偏光とｐ偏光に分離される間に、何回も光学接着剤層を通過する。そこで、第２の透光性部材の光入射面に対応して遮光手段を設けることによってこのような光を遮光すれば、光学素子に入射した光が光学接着剤層を何回も通過することを防止できる。
【００１７】
　また、上記第１の発明において、
　前記第１と第２の透光性部材の間の境界面に接着剤層をそれぞれ有しており、
　前記偏光分離膜と前記反射膜の間隔が前記光学素子を通じてほぼ等しくなるように、前記第１と第２の透光性部材の厚みと前記接着剤層の厚みとのうちの少なくとも一部が設定されていることが好ましい。
【００１８】
　こうすれば、偏光分離膜と反射膜の間の間隔が等しくなるので、光学素子内における膜の位置精度が向上し、光の利用効率が向上する。
【００１９】
　また、上記第１の発明において、
　前記第２の透光性部材の厚みが、前記第１の透光性部材の厚みよりも小さく設定されていることが好ましい。こうすれば、偏光分離膜と反射膜の間の間隔を等しくして、光学素子における光の利用効率を向上させることができる。
【００２０】
　前記第２の透光性部材の厚みは、前記第１の透光性部材の厚みの約８０％ないし約９０％の範囲であることが好ましい。
【００２１】
　また、前記第１の透光性部材の厚みを、前記第２の透光性部材の厚みに前記接着剤層の厚みの２倍を加算した値にほぼ等しくなるようにすることが好ましい。
【００２２】
　また、前記光学素子は、前記光学素子の光入射面側に配列された複数の小レンズとともに使用される光学素子であり、
　前記光学素子内の複数の前記偏光分離膜の相互の間隔が、前記複数の小レンズのピッチとほぼ対応するように設定されていることが好ましい。
【００２３】
　こうすれば、複数の小レンズから出射される複数の光束が、それぞれ対応する偏光分離膜に入射するように構成することができるので、光の利用効率が向上する。
【００２４】
　一例として、前記第１と第２の透光性部材の間の境界面に接着剤層をそれぞれ有しており、
　前記複数の偏光分離膜の相互の間隔が前記複数の小レンズのレンズ光軸のピッチとほぼ対応するように、前記第１と第２の透光性部材の厚みと前記接着剤層の厚みとのうちの少なくとも一部が設定される。
【００２５】
　あるいは、前記複数の小レンズは複数の異なるレンズ光軸ピッチを有しており、
　前記複数の偏光分離膜の相互の間隔は、前記複数の異なるレンズ光軸ピッチとほぼ対応するように、前記第１と第２の透光性部材の厚みと前記接着剤層の厚みとのうちの少なくとも一部が設定されていることが好ましい。
【００２６】
　こうすれば、レンズ光軸のピッチが異なる場合にも、各小レンズから出射される光束が、それぞれ対応する偏光分離膜に入射するように構成することができるので、光の利用効率が向上する。
【００２７】
　また、上記第１の発明において、前記光学素子は、前記光学素子の光入射面側に配列された複数の小レンズとともに使用される光学素子であり、
　前記光学素子内の複数の前記偏光分離膜の相互の間隔が、前記複数の小レンズから出射される複数の光束のピッチとほぼ対応するように設定されていることが好ましい。
【００２８】
　小レンズから出射される光束のピッチは、必ずしもレンズ光軸のピッチと一致するとは限らない。このような場合にも、各小レンズから出射される光束が、それぞれ対応する偏光分離膜に入射するように構成することができるので、光の利用効率が向上する。
【００２９】
　一例として、前記第１と第２の透光性部材の間の境界面に接着剤層をそれぞれ有しており、
　前記複数の偏光分離膜の相互の間隔が前記複数の小レンズから出射される複数の光束のピッチとほぼ対応するように、前記第１と第２の透光性部材の厚みと前記接着剤層の厚みとのうちの少なくとも一部が設定される。
【００３０】
　第２の発明は、光学素子の製造方法であって、
（ａ）ほぼ平行な第１および第２の表面を有する第１の透光性板材の前記第１の表面上に偏光分離膜を形成する工程と、
（ｂ）前記第１の透光性板材の前記第２の表面上に反射膜を形成する工程と、
（ｃ）前記偏光分離膜および反射膜が形成された複数の前記第１の透光性板材と、２つのほぼ平行な表面を有する複数の第２の透光性板材とをそれぞれ交互に貼り合わせる工程と、
（ｄ）前記交互に貼り合わされた透光性板材を、前記第１および第２の表面に対して所定の角度で切断してほぼ平行な光入射面と光出射面とを有する光学素子ブロックを生成する工程と、
を備えることを特徴とする。
【００３１】
　第２の発明によれば、第１の発明における光学素子を容易に形成することができる。従って、光の利用効率の高い光学素子を製造することができる。
【００３２】
　上記第２の発明において、さらに、
（ｅ）前記光学素子ブロックの前記光入射面と前記光出射面とを研磨する工程、
を備えることが好ましい。
【００３３】
　こうすれば、光学素子となる光学素子ブロックの光入射面と光出射面とを容易に研磨することができるので、光学素子を容易に製造することができる。
【００３４】
　上記第２の発明において、
　前記工程（ｃ）は、複数の前記第１の透光性板材と複数の前記第２の透光性板材とを光硬化性接着層を介して交互に積層し、光照射により貼り合わせる工程、
を備えることが好ましい。
【００３５】
　こうすれば、貼り合わされた板材に光を照射することによって光学接着剤を硬化させることができるので、光学素子の製造が容易である。
【００３６】
　あるいは、前記工程（ｃ）は、
（１）１枚の前記第１の透光性部材と、１枚の前記第２の透光性部材との間に光硬化性接着層を介して重ね合わせることによって積層体を形成する工程と、
（２）前記積層体に光を照射することによって前記光硬化性接着層を硬化させる工程と、
（３）前記積層体に、前記光硬化性接着層を介して前記第１の透光性部材と前記第２の透光性部材とを交互に重ねてゆき、この際、１枚の部材を重ねる度に前記積層体に光を照射することによって前記光硬化性接着層を硬化させる工程と、
を備えるようにしてもよい。
【００３７】
　こうすれば、１枚の透光性部材を重ねる度に接着剤を硬化させるので、各透光性部材同士の位置関係を精度良く設定することができる。
【００３８】
　あるいは、前記工程（ｃ）は、
（１）１枚の前記第１の透光性部材と、１枚の前記第２の透光性部材との間に光硬化性接着層を介して重ね合わせることによって積層体を形成する工程と、
（２）前記積層体に光を照射することによって前記光硬化性接着層を硬化させる工程と、
（３）前記工程（１）および工程（２）で作成された複数の積層体を、前記光硬化性接着剤層を介して交互に重ねてゆき、この際、１つの積層体を重ねる度に光を照射することによって前記光硬化性接着層を硬化させる工程と、
を備えるようにしてもよい。
【００３９】
　この方法によっても、１つの積層体を重ねる度に接着剤を硬化させるので、隣接する透光性部材同士の位置関係を精度良く設定することができる。
【００４０】
　前記光の照射は、前記透光性部材の表面と平行でない方向から行うことが好ましい。
【００４１】
　こうすれば、光が接着剤に効率良く照射されるので、接着剤の硬化時間を短縮することができ、光学素子の製造のスループットを向上させることができる。
【００４２】
　第３の発明は、投写型表示装置であって、上記のいずれかの光学素子と、
　前記光学素子からの出射光を一種類の偏光光に変換する偏光変換手段と、
　前記偏光変換手段からの出射光を、与えられた画像信号に基づいて変調する変調手段と、
　前記変調手段により変調された光束を投写する投写光学系と、を備える。
【００４３】
　第３の発明によれば、光の利用効率の高い光学素子を使用しているので、投写面上に投写される映像を明るくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
Ａ．第１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。図２および図３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。
【００４５】
　図２（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の表面上には、これらの膜のいずれも形成されていない。
【００４６】
　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。
【００４７】
　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。
【００４８】
　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。
【００４９】
　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。
【００５０】
　図２（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る。この結果、光学接着剤層３２５が、偏光分離膜３３１と第２の透光性部材３２２との間、および、反射膜３３２と第２の透光性部材３２２との間にそれぞれ形成される。なお、図２および図３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。
【００５１】
　図３（Ａ）の工程では、貼り合わされた透光性部材３２１，３２２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３（Ａ）に示すように、透光性部材３２１，３２２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。
【００５２】
　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３（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。
【００５３】
　図３（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。こうして切り出された光学素子ブロックの表面（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。
【００５４】
　図４は、こうして製造された偏光ビームスプリッタアレイ３２０を示す斜視図である。この図からわかるように、偏光ビームスプリッタアレイ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。
【００５５】
　図５（Ａ）は、実施例による偏光ビームスプリッタアレイ３２０の出射面の一部に、λ／２位相差板３８１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。また、図５（Ｂ）は、比較例の偏光変換素子を示す平面断面図である。実施例の偏光変換素子では、偏光ビームスプリッタアレイ３２０の出射面（図５では左側の面）のうちで、第２の透光性部材３２２の表面部分に、偏光方向変換手段としてのλ／２位相差板３８１が貼りつけられている。
【００５６】
　図５（Ｂ）に示す比較例の構成は、図５（Ａ）の実施例の構成において、偏光分離膜３３１と、これに隣接する光学接着剤層３２５との位置関係が逆転している点が異なるだけである。比較例の偏光ビームスプリッタアレイ３２０ａを製造する際には、まず、第１の透光性部材３２１の表面上に反射膜３３２を形成し、一方、第２の透光性部材３２２の表面上に偏光分離膜３３１を形成する。そして、これらの透光性部材３２１，３２２を光学接着剤層３２５で交互に貼り合わせる。
【００５７】
　図５（Ａ）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。
【００５８】
　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。
【００５９】
　図５（Ａ）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。これは、図５（Ｂ）に示す比較例の偏光ビームスプリッタアレイ３２０ａにおいても同様である。
【００６０】
　また、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。これに対して、比較例の偏光ビームスプリッタアレイ３２０ａでは、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２回通過する。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を通る回数が比較例に比べて少ないので、光の利用効率がより高い。
【００６１】
　ところで、比較例の偏光ビームスプリッタアレイ３２０ａも、図１に示した従来の偏光ビームスプリッタアレイ２２に比較すれば光学接着剤層が少ないので、光の利用効率は比較的高い。しかし、図５（Ａ）に示す実施例では、この比較例よりもさらに光の利用効率が高いことがわかる。
【００６２】
　図１０は、実施例の偏光ビームスプリッタアレイ３２０をさらに拡大して詳細に示す断面図である。偏光分離膜３３１と反射膜３３２の厚みは数μｍであり、透光性部材３２１，３２２の厚みｔ321 ，ｔ322 や、光学接着剤層３２５の厚みｔad1 ，ｔad2 に比べて無視できる。そこで、図１０では偏光分離膜膜３３１を１本の破線で描き、反射膜３３２を１本の実線で描いている。なお、前述したように、偏光分離膜３３１と反射膜３３２は、第１の透光性部材３２１の両面に形成されている。光学接着剤層３２５の厚みｔad1 ，ｔad2 は、層の位置に応じて異なる値に設定されていてもよいが、通常は、偏光ビームスプリッタ３２０の全体を通じて等しい値に設定されている。以下の説明では、光学接着剤層３２５の厚みｔad1 ，ｔad2 が等しい値ｔadに設定されているものと仮定する。
【００６３】
　図１０の下部に示すように、第２の透光性部材３２２の厚みｔ322 は、第１の透光性部材３２１の厚みｔ321 から光学接着剤層３２５の厚みｔadの２倍を減算した値に等しい。この関係は、偏光ビームスプリッタアレイ３２０の光出射面３２６や光入射面３２７に沿った方向に測った場合の厚み（Ｌ321，Ｌ322，Ｌad）についても同様である。例えば、第１の透光性部材３２１の厚みｔ321 を３．１７ｍｍとした場合を考えると、光学接着剤層３２５の厚みｔadは通常約０．０１〜０．３ｍｍの範囲内であるため、第２の透光性部材３２２の厚みｔ322 は３．１５〜２．５７ｍｍの範囲となる。この例のように、第２の透光性部材３２２の厚みｔ322 は、第１の透光性部材３２１の厚みｔ321 の約８０％〜約９０％とすることが好ましい。具体的な実施例としては、ｔ321 ＝３．１７ｍｍ、ｔad＝０．０６ｍｍ、ｔ322 ＝３．０５ｍｍに設定することができる。
【００６４】
　このように、２種類の透光性部材３２１，３２２の厚みを予め調整しておくことによって、貼り合わせた後の偏光分離膜３３１と反射膜３３２との間の間隔を、偏光ビームスプリッタアレイ３２０の全体に渡ってほぼ均一にすることができる。
【００６５】
　なお、実際は透光性部材３２１，３２２の厚みｔ321 ，ｔ322 や、光学接着剤層３２５の厚みｔadに製造誤差が生じる場合がある。
【００６６】
　図１１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。
【００６７】
　なお、図１１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。
【００６８】
　図１２は、偏光分離膜３３１のピッチを、集光レンズ３１１のレンズ光軸３１１ｃのピッチとは異なる値に設定し、また、２つの偏光ビームスプリッタアレイ３２０’を、システム光軸Ｌを中心として、偏光分離膜３３１、反射膜３３２が向かい合うように対向配置させた場合を示す説明図である。なお、図面ではシステム光軸より左側の部分が省略されている。
【００６９】
　図１２の中段には、集光レンズアレイ３１０の各レンズＬａ〜Ｌｄで集光され偏光ビームスプリッタアレイ３２０’の入射面を照射する光の光量分布が示されている。一般に、システム光軸（偏光ビームスプリッタアレイ３２０’の中心）に最も近いレンズＬａで集光される光の光強度Ｉａが最も強くなり、光軸から遠いレンズで集光される光ほど弱くなり、図１２では、４番目のレンズＬｄで集光される光の光強度Ｉｄが最も弱くなる。また、各レンズＬａ〜Ｌｄで集光された光の光量分布は、あるレンズ位置（図１２では３番目のレンズＬｃの位置）を境に、光軸に近いほどレンズ中心に対して光軸寄りの分布になり、光軸から遠いほど光軸の反対寄りの分布になる。図１２では、レンズＬｃで集光された光の光量分布Ｐｃがほぼレンズ中心に分布し、レンズＬｂ、Ｌａと光軸に近いほどその光量分布Ｐｂ、Ｐａと次第にシステム光軸寄りの分布になっている。また、レンズＬｄで集光された光の光量分布Ｐｄがシステム光軸の反対寄りになっている。このような場合に、偏光ビームスプリッタアレイ３２０’の有効入射領域ＥＡの中心を一律にレンズ光軸中心と一致させると、上記のような光量分布のずれに起因する光の損失が発生する。特に、光源光軸付近において、レンズアレイから出射される光の光量分布と有効入射領域ＥＡとのずれは、大きな光の損失となる。したがって、集光レンズアレイ３１０から出射される光の分布に合わせて、すなわち、集光レンズアレイ３１０から出射される光の光量分布のピーク間隔に合わせて偏光ビームスプリッタアレイ３２０’の各有効入射領域ＥＡの中心を配列するするようにすることが好ましい。換言すれば、偏光分離膜３３１の間隔が、光量分布のピークの間隔に一致するように、透光性部材３２１，３２２の厚みｔ321 ，ｔ322 と光学接着剤層３２５の厚みｔad（図１０）を調整することが好ましい。
【００７０】
　なお、レンズアレイ３１０で集光される光をより有効に利用するためには、光軸に近いレンズで集光される光ほどより有効に利用できるようにすることが好ましい。特に、光源光軸付近の光量が大きく、また、光源光軸付近のレンズＬａから出射される光の分布Ｐａがレンズの中心光軸よりも光源光軸側に偏っているため、偏光ビームスプリッタアレイ３２０’の最も光源光軸側に近い有効入射領域ＥＡ１の中心を光の分布Ｐａのピーク位置にほぼ合わせるようにすることが好ましい。
【００７１】
　図１２に示す構成は、集光レンズアレイ３１０の各集光レンズ３１１から出射される光の光強度や光量分布に、有効入射領域ＥＡ１〜ＥＡ４と無効入射領域ＵＡ１〜ＵＡ４の幅（すなわち偏光分離膜３１１の間隔）を対応させたものである。すなわち、偏光ビームスプリッタアレイ３２０’の有効入射領域ＥＡ（図中ＥＡ１〜ＥＡ４）および無効入射領域ＵＡ（図中ＵＡ１〜ＵＡ４）のｘ方向の幅Ｗｐ’は、集光レンズアレイ３１０の各レンズＬａ〜Ｌｄのｘ方向の幅ＷL の１／２よりも大きい。
【００７２】
　図１２の例では、３列目のレンズＬｃの中心と、それに対応する有効入射領域ＥＡ３の中心とを等しくするように、偏光ビームスプリッタアレイ３２０’が配置されている。通常、各無効入射領域ＵＡの幅は、有効入射領域ＥＡの幅Ｗp'と等しいので、左側の２つの有効入射領域ＥＡ２，ＥＡ１は各レンズＬｂ，Ｌａの中心に対して次第にシステム光軸寄りとなる。また、一番右側の有効入射領域ＥＡ４はレンズＬｄの中心に対してシステム光軸の反対寄りとなる。この結果、各有効入射領域ＥＡ１〜ＥＡ４が、集光レンズアレイ３１０から出射される光の光量分布のピーク位置とほぼ一致する。特に、光軸に近い所定の数のレンズ、例えば、２〜３個のレンズは、光強度が強いので、これらのレンズで集光される光の光量分布と、それに対応する有効入射領域がほぼ一致することが好ましい。このような構成にすることで、より光の利用効率を高めることができる。なお、有効入射領域の幅をレンズの幅の１／２に対してどの程度大きくするか、および、どのレンズに対する有効入射領域を基準に配置するかは、レンズアレイの数や、各レンズに対応する光量分布の関係から実験的に容易に求められる。また、有効入射領域や無効入射領域の幅は、レンズの幅の１／２より大きくすることに限定する必要はなく、偏光ビームスプリッタアレイ３２０’の光の入射面を照射する実際の光量分布によって決定される。
【００７３】
　上述した図１１および図１２の例では、集光レンズアレイ３１０の各小レンズ３１１が同じサイズを有しているものと仮定したが、小レンズのサイズが位置によって異なる場合もある。図１３は、サイズの異なる複数種類の小レンズを有する集光レンズアレイ３１０’を示す平面図およびそのＢ−Ｂ断面図である。図１３（Ａ）において、破線の円は光源からの光量が比較的大きな領域を示している。
【００７４】
　この集光レンズアレイ３１０’は、比較的大サイズの第１の小レンズ３１２がシステム光軸Ｌの周囲にマトリクス状に配列され、また、比較的小サイズの第２の小レンズ３１３が集光レンズアレイ３１０’の端部付近に略マトリクス状に配列されている。このような集光レンズアレイ３１０’に対して、前述した図１１と同様な構成と効果を達成する場合には、偏光ビームスプリッタアレイの各有効入射領域の中心（すなわち、偏光分離膜のピッチ）が、それぞれ対応する小レンズ３１２、３１３のピッチに一致するように、透光性部材３２１，３２２の厚みｔ321 ，ｔ322 と光学接着剤層３２５の厚みｔad（図１０）の少なくとも一部が調整される。あるいは、前述した図１２と同様な構成と効果を達成する場合には、偏光ビームスプリッタアレイの各有効入射領域の中心（すなわち、偏光分離膜のピッチ）が、それぞれ対応する小レンズ３１２、３１３から出射される光束の光量分布のピッチに一致するように、透光性部材３２１，３２２の厚みｔ321 ，ｔ322 と光学接着剤層３２５の厚みｔadの少なくとも一部が調整される。
【００７５】
Ｂ．第２実施例：
　図１４ないし図１９は、第２実施例による偏光ビームスプリッタアレイの製造方法を示す説明図である。第２実施例では、図１４に示すように、水平台４０２と、水平台４０２の上に立設された垂直壁４０４とを有する組立治具４００を用いる。
【００７６】
　第２実施例においても、第１実施例と同様に、図２（Ａ）に示す第１の透光性部材３２１（膜が形成された板ガラス）と、第２の透光性部材３２２（膜が形成されていない板ガラス）とが準備される。また、図１４に示すダミーガラス３２４も準備される。このダミーガラス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、偏光ビームスプリッタの端部に設けられる部材であり、その厚みは第１や第２の透光性部材３２１，３２２の厚みとは異なる値に設定することができる。
【００７７】
　図１４の状態にするには、まず、ダミーガラス３２４を水平台４０２の上に載置して、その上表面に光硬化性接着剤を塗布する。そして、その上に第１の透光性部材３２１が重ねられる。こうして、接着剤層を介して重ねられたダミーガラス３２４と第１の透光性部材３２１とを摺り合わせるようにしながら、接着剤層に含まれる気泡を追い出し、かつ、接着剤層の厚みを均一にする。この状態では、ダミーガラス３２４と第１の透光性部材３２１とは、表面張力により互いに吸着した状態になる。そして、図１４に示すように、ダミーガラス３２４と第１の透光性部材３２１の側面を、垂直壁４０４に当接させる。また、このとき、当接する側面と垂直な側面では、ダミーガラス３２４と第１の透光性部材３２１とを、所定のズレ量ΔＨだけずらしている。図１５では、第１の透光性部材３２１の上方から紫外線（図中「ＵＶ」と記す）を照射して接着剤を硬化させる。こうして接着された板材を「第１の積層体」と呼ぶ。なお、紫外線は、透光性部材３２１の表面と平行でない方向から照射することが好ましい。こうすれば、接着剤層を紫外線で効率良く照射することができ、接着剤の硬化時間を短縮することができる。この結果、光学素子の製造のスループットを向上させることができる。
【００７８】
　第１の積層体の上面に接着剤を塗布し、第２の透光性部材３２２を重ねる（図１６）。この時、接着剤層を介して重ねられた第１と第２の透光性部材３２１，３２２を摺り合わせるようにしながら、接着剤層に含まれる気泡を追い出し、かつ、接着剤層の厚みを均一にする。また、第１の透光性部材３２１と第２の透光性部材３２２を、所定のズレ量ΔＨだけずらしている。図１７では、第２の透光性部材３２１の上方から紫外線を照射して接着剤を硬化させる。こうして、第２の積層体が得られる。
【００７９】
　その後は、同様にして、接着剤層を介して１枚の透光性部材を積層する度に、紫外線を照射することによって、その接着剤層を硬化させることによって、図１８に示す積層体が得られる。図１９は、こうして得られた積層体を切断する様子を示している。積層体は、図１８において、垂直壁４０４に当接していた側面を下にした状態で、切断台４１０の上に載置される。そして、平行な切断線３２８ａ，３２８ｂに沿って切断される。この後、切断面を平坦に研磨することによって、図４に示す第１実施例の偏光ビームスプリッタアレイと同様な素子が得られる。但し、第２実施例で作成される偏光ビームスプリッタアレイは、端部にダミーガラス３２４が設けられている。
【００８０】
　第２実施例では、接着剤層を介して１枚の透光性部材を積層する度に紫外線を照射することによって、その接着剤層を硬化させるようにしたので、透光性部材同士の位置関係を精度よく決定することができる。また、紫外線の照射では、１層の接着剤層のみを硬化させればよいので、硬化を確実に行うことができるという利点もある。なお、第１実施例の偏光ビームスプリッタアレイを、第２実施例の組立方法で組み立てることも可能である。
【００８１】
　なお、第２実施例と同様な工程によって、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するようにしてもよい。すなわち、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。
【００８２】
　なお、第１実施例ないし第３実施例のいずれにおいても、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、気泡の追い出し工程の際の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。
【００８３】
Ｃ．偏光照明装置および映像表示装置の構成：
　図６は、前述の実施例による偏光ビームスプリッタアレイを有する偏光照明装置１の要部を平面的にみた概略構成図である。この偏光照明装置１は、光源部１０と、偏光発生装置２０とを備えている。光源部１０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の光束を出射する。光源部１０から出射された光束は、偏光発生装置２０によって偏光方向がほぼ揃った一種類の直線偏光に変換されて、照明領域９０を照明する。
【００８４】
　光源部１０は、光源ランプ１０１と、放物面リフレクター１０２とを備えている。光源ランプ１０１から放射された光は、放物面リフレクター１０２によって一方向に反射され、略平行な光束となって偏光発生装置２０に入射する。光源部１０の光源光軸Ｒは、システム光軸Ｌに対して一定の距離ＤだけＸ方向に平行にシフトした状態にある。ここで、システム光軸Ｌは、偏光ビームスプリッタアレイ３２０の光軸である。このように光源光軸Ｒをシフトさせる理由については後述する。
【００８５】
　偏光発生装置２０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。図７は、第１の光学要素２００の外観を示す斜視図である。図７に示すように、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。第１の光学要素２００は、光源光軸Ｒ（図６）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。各光束分割レンズ２０１をＺ方向から見た外形形状は、照明領域９０の形状と相似形をなすように設定されている。本実施例では、Ｘ方向に長い横長の照明領域９０を想定しているため、光束分割レンズ２０１のＸＹ平面上における外形形状も横長である。
【００８６】
　図６の第２の光学要素３００は、集光レンズアレイ３１０と、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、図５で説明したように、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。なお、図６に示した偏光ビームスプリッタアレイでは、図４に示した構造のうち、両端の突出した部分を切断して略直方体形状としている。
【００８７】
　集光レンズアレイ３１０は、図７に示す第１の光学要素２００とほぼ同様な構成を有している。すなわち、集光レンズアレイ３１０は、第１の光学要素２００を構成する光束分割レンズ２０１と同数の集光レンズ３１１をマトリックス状に複数配列したものである。集光レンズアレイ３１０の中心も、光源光軸Ｒと一致するように配置されている。
【００８８】
　光源部１０は、ランダムな偏光方向を有するほぼ平行な白色の光束を出射する。光源部１０から出射されて第１の光学要素２００に入射した光束は、それぞれの光束分割レンズ２０１によって中間光束２０２に分割される。中間光束２０２は、光束分割レンズ２０１と集光レンズ３１１の集光作用によって、システム光軸Ｌと垂直な平面内（図１ではＸＹ平面）で収束する。中間光束２０２が収束する位置には、光束分割レンズ２０１の数と同数の光源像が形成される。なお、光源像が形成される位置は、偏光ビームスプリッタアレイ３２０内の偏光分離膜３３１の近傍である。
【００８９】
　光源光軸Ｒがシステム光軸Ｌからずれているのは、光源像を偏光分離膜３３１の位置で結像させるためである。このずれ量Ｄは、偏光分離膜３３１のＸ方向の幅Ｗｐ（図６）の１／２に設定されている。前述したように、光源部１０と、第１の光学要素２００と、集光レンズアレイ３１０の中心は、光源光軸Ｒと一致しており、システム光軸ＬからＤ＝Ｗｐ／２だけずれている。一方、図６から理解できるように、中間光束２０２を分離する偏光分離膜３３１の中心も、システム光軸ＬからＷｐ／２だけずれている。従って、光源光軸Ｒを、システム光軸ＬからＷｐ／２だけずらせることによって、偏光分離膜３３１のほぼ中央において光源ランプ１０１の光源像を結像させることができる。
【００９０】
　偏光ビームスプリッタアレイ３２０に入射された光束は、前述した図５（Ａ）にも示したように、すべてｓ偏光に変換される。偏光ビームスプリッタアレイ３２０から出射された光束は、出射側レンズ３９０によって照明領域９０を照明する。照明領域９０は、多数の光束分割レンズ２０１で分割された多数の光束で照明されるので、照明領域９０の全体をむらなく照明することができる。
【００９１】
　なお、第１の光学要素２００に入射する光束の平行性が極めて良い場合には、第２の光学要素３００から集光レンズアレイ３１０を省略することも可能である。
【００９２】
　以上のように、図６に示す偏光照明装置１は、ランダムな偏光方向を有する白色の光束を特定の偏光方向の光束（ｓ偏光またはｐ偏光）に変換する偏光発生部としての機能と、このような多数の偏光光束で照明領域９０をむらなく照明する機能とを有している。この偏光照明装置１は、実施例による偏光ビームスプリッタアレイ３２０を使用しているので、従来よりも光の利用効率が高いという利点を有している。
【００９３】
　図８は、図６に示す偏光照明装置１を備えた投写型表示装置８００の要部を示す概略構成図である。この投写型表示装置８００は、偏光照明装置１と、ダイクロイックミラー８０１，８０４と、反射ミラー８０２，８０７，８０９と、リレーレンズ８０６，８０８，８１０と、３枚の液晶パネル（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、投写レンズ８１４とを備えている。
【００９４】
　ダイクロイックミラー８０１，８０４は、白色光束を赤、青、緑の３色の色光に分離する色光分離手段としての機能を有する。３枚の液晶パネル８０３，８０５，８１１は、与えられた画像情報（画像信号）に従って、３色の色光をそれぞれ変調して画像を形成する光変調手段としての機能を有する。クロスダイクロイックプリズム８１３は、３色の色光を合成してカラー画像を形成する色光合成手段としての機能を有する。投写レンズ８１４は、合成されたカラー画像を表す光をスクリーン８１５上に投写する投写光学系としての機能を有する。
【００９５】
　青光緑光反射ダイクロイックミラー８０１は、偏光照明装置１から出射された白色光束の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。透過した赤色光は、反射ミラー８０２で反射されて、赤光用液晶パネル８０３に達する。一方、第１のダイクロイックミラー８０１で反射された青色光と緑色光のうちで、緑色光は緑光反射ダイクロイックミラー８０４によって反射され、緑光用液晶パネル８０５に達する。一方、青色光は、第２のダイクロイックミラー８０４も透過する。
【００９６】
　この実施例では、青色光の光路長が３つの色光のうちで最も長くなる。そこで、青色光に対しては、ダイクロイックミラー８０４の後に、入射レンズ８０６と、リレーレンズ８０８と、出射レンズ８１０とを含むリレーレンズ系で構成された導光手段８５０が設けられている。すなわち、青色光は、緑光反射ダイクロイックミラー８０４を透過した後に、まず、入射レンズ８０６及び反射ミラー８０７を経て、リレーレンズ８０８に導かれる。さらに、反射ミラー８０９によって反射されて出射レンズ８１０に導かれ、青光用液晶パネル８１１に達する。なお、３枚の液晶パネル８０３，８０５，８１１は、図６における照明領域９０に相当する。
【００９７】
　３つの液晶パネル８０３、８０５、８１１は、図示しない外部の制御回路から与えられた画像信号（画像情報）に従って、それぞれの色光を変調し、それぞれの色成分の画像情報を含む色光を生成する。変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム８１３に入射する。クロスダイクロイックプリズム８１３には、赤光を反射する誘電体多層膜と、青光を反射する誘電体多層膜とが十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つの色光が合成されて、カラー映像を表す光が形成される。合成された光は、投写光学系である投写レンズ８１４によってスクリーン８１５上に投写され、映像が拡大されて表示される。
【００９８】
　この投写型表示装置８００では、光変調手段として、特定の偏光方向の光束（ｓ偏光またはｐ偏光）を変調するタイプの液晶パネル８０３，８０５，８１１が用いられている。これらの液晶パネルには、入射側と出射側にそれぞれ偏光板（図示せず）が貼り付けられているのが普通である。従って、ランダムな偏光方向を有する光束で液晶パネルを照射すると、その光束のうちの約半分は、液晶パネルの偏光板で吸収されて熱に変わってしまう。この結果、光の利用効率が低く、また、偏光板が発熱するという問題が生じる。しかし、図８に示す投写型表示装置８００では、偏光照明装置１によって、液晶パネル８０３，８０５，８１１を通過する特定の偏光方向の光束を生成しているので、液晶パネルの偏光板における光の吸収や発熱の問題が大幅に改善されている。また、この投写型表示装置８００は、実施例による偏光ビームスプリッタアレイ３２０を使用しているので、投写型表示装置８００全体の光の利用効率が、これによって高められているという利点もある。
【００９９】
　なお、偏光ビームスプリッタアレイ３２０の反射膜３３２は、液晶パネル８０３，８０５，８１１の変調対象となる特定の偏光成分（例えばｓ偏光）のみを選択的に反射する性質を有する誘電体多層膜で形成することが好ましい。こうすれば、液晶パネル８０３，８０５，８１１における光の吸収や発熱の問題をさらに改善することができる。この結果、投写型表示装置８０全体としての光の利用効率をさらに高めることができる。
【０１００】
　以上のように、この実施例による偏光ビームスプリッタアレイを用いることによって、投写型表示装置における光の利用効率を従来に比べて高めることができる。従って、スクリーン８１５上に投写される映像をより明るくすることができる。
【０１０１】
　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。
【０１０２】
（１）本発明による偏光ビームスプリッタアレイは、図８に示す投写型表示装置に限らず、これ以外の種々の装置に適用することが可能である。例えば、カラー画像でなく、白黒画像を投写する投写型表示装置にも本発明による偏光ビームスプリッタアレイを適用することができる。この場合には、図８の装置において、液晶パネルが１枚で済み、また、光束を３色に分離する色光分離手段と、３色の光束を合成する色光合成手段とを省略できる。
【０１０３】
（２）図５に示す実施例において、第２の透光性部材の入射面から光が入射しないような遮光手段を設けるようにしてもよい。図９（Ａ）は、図５（Ａ）に示す実施例の光学素子の前に、遮光プレート３４０を設けた状態を示す説明図である。この遮光プレート３４０には、光を遮断する遮光部３４１と、光を透過させる透光部３４２とが交互に形成されている。遮光プレート３４０は、例えば板ガラス等の透光性の板材の表面に、遮光部３４１として光の反射膜や吸収膜を形成することによって作成される。遮光部３４１は、入射面３２７を遮光するように、第２の透光性部材３２２の入射面３２７に対応して設けられている。
【０１０４】
　図９（Ｂ）は、遮光プレート３４０が設けられていない場合に、第２の透光性部材３２２の入射面３２７に入射される光の光路を示している。入射面３２７に入射した光は、反射膜３３２ａで反射された後に、その上方の分離膜３３１でｓ偏光とｐ偏光に分離される。ｐ偏光は、λ／２位相差板３８１でｓ偏光に変換される。一方、ｓ偏光は、上方の反射膜３３２ｂで反射されて出射面３２６から出射する。図９（Ｂ）からわかるように、入射面３２７から入射した光のｓ偏光成分は、上方の反射膜３３２ｂに至るまでの間に、最初の光学接着剤層３２５ａを２回通過し、次の光学接着剤層３２５ｂを１回通過する。一方、ｐ偏光成分は、λ／２位相差板３８１に至るまでの間に、２つの光学接着剤層３２５ａ，３２５ｂをそれぞれ２回通過する。このように、遮光プレート３４０を設けない場合には、第２の透光性部材３２２の入射面３２７に入射した光が、光学接着剤層３２５を何回も通過することになる。そこで、図９（Ａ）のように、遮光プレート３４０を設けることによって、このような光を遮光することができる。
【０１０５】
　なお、遮光プレート３４０を偏光ビームスプリッタアレイ３２０と別個に設ける代わりに、第２の透光性部材３２２の入射面３２７の上に、アルミニウム製の反射膜等で遮光部３４１を形成するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】偏光変換素子の概略構成を示す図。
【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】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４】実施例による偏光ビームスプリッタアレイ３２０を示す斜視図。
【図５】実施例と比較例の偏光変換素子を比較して示す平面断面図。
【図６】実施例による偏光ビームスプリッタアレイを有する偏光照明装置の要部を平面的にみた概略構成図。
【図７】第１の光学要素２００の外観を示す斜視図。
【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】遮光プレート３４０を有する光学素子の構成を示す説明図。
【図１０】実施例の偏光ビームスプリッタアレイ３２０を拡大して詳細に示す断面図。
【図１１】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１２】偏光分離膜３３１のピッチを、集光レンズ３１１のレンズ光軸３１１ｃのピッチとは異なる値に設定した場合を示す説明図。
【図１３】サイズの異なる複数種類の小レンズを有する集光レンズアレイ３１０’を示す平面図およびそのＢ−Ｂ断面図。
【図１４】第２実施例における偏光ビームスプリッタアレイの製造方法を示す説明図。
【図１５】第２実施例における偏光ビームスプリッタアレイの製造方法を示す説明図。
【図１６】第２実施例における偏光ビームスプリッタアレイの製造方法を示す説明図。
【図１７】第２実施例における偏光ビームスプリッタアレイの製造方法を示す説明図。
【図１８】第２実施例における偏光ビームスプリッタアレイの製造方法を示す説明図。
【図１９】第２実施例における偏光ビームスプリッタアレイの製造方法を示す説明図。
【符号の説明】
【０１０７】
　　　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
　　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
　３２１…第１の透光性部材
　３２２…第２の透光性部材
　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
【図１】
2004110053.tif 000003
【図２】
2004110053.tif 000004
【図３】
2004110053.tif 000005
【図４】
2004110053.tif 000006
【図５】
2004110053.tif 000007
【図６】
2004110053.tif 000008
【図７】
2004110053.tif 000009
【図８】
2004110053.tif 000010
【図９】
2004110053.tif 000011
【図１０】
2004110053.tif 000012
【図１１】
2004110053.tif 000013
【図１２】
2004110053.tif 000014
【図１３】
2004110053.tif 000015
【図１４】
2004110053.tif 000016
【図１５】
2004110053.tif 000017
【図１６】
2004110053.tif 000018
【図１７】
2004110053.tif 000019
【図１８】
2004110053.tif 000020
【図１９】
2004110053.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成15年12月16日(2003.12.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　光学素子の光入射面側に配列される複数の小レンズとともに使用される光学素子の製造方法であって、
（ａ）ほぼ平行な第１および第２の表面を有する第１の透光性板材の前記第１の表面上に偏光分離膜を形成する工程と、
（ｂ）前記第１の透光性板材の前記第２の表面上に反射膜を形成する工程と、
（ｃ）前記偏光分離膜および反射膜が形成された複数の前記第１の透光性板材と、２つのほぼ平行な表面を有する複数の第２の透光性板材とを交互に貼り合わせる工程と、
（ｄ）前記交互に貼り合わされた透光性板材を、前記第１および第２の表面に対して所定の角度で切断してほぼ平行な光入射面と光出射面とを有する光学素子ブロックを生成する工程と、
を備え、
　前記光学素子内の複数の前記偏光分離膜の相互の間隔が、前記複数の小レンズの光軸のピッチとは異なる間隔に設定され、かつ、前記複数の小レンズから出射される複数の光束のピッチとほぼ対応するように設定される光学素子の製造方法。
【請求項２】
　請求項１記載の光学素子の製造方法であって、さらに、
（ｅ）前記光学素子ブロックの前記光入射面と前記光出射面とを研磨する工程、
を備える光学素子の製造方法。
【請求項３】
　請求項１または請求項２記載の光学素子の製造方法であって、
　前記工程（ｃ）は、複数の前記第１の透光性板材と複数の前記第２の透光性板材とを光硬化性接着層を介して交互に積層し、光照射により貼り合わせる工程、
を備える光学素子の製造方法。
【請求項４】
　請求項１または請求項２記載の光学素子の製造方法であって、
　前記工程（ｃ）は、
（１）１枚の前記第１の透光性板材と、１枚の前記第２の透光性板材との間に光硬化性接着層を介して重ね合わせることによって積層体を形成する工程と、
（２）前記積層体に光を照射することによって前記光硬化性接着層を硬化させる工程と、
（３）前記積層体に、前記光硬化性接着層を介して前記第１の透光性板材と前記第２の透光性板材とを交互に重ねてゆき、この際、１枚の板材を重ねる度に前記積層体に光を照射することによって前記光硬化性接着層を硬化させる工程と、
を備える光学素子の製造方法。
【請求項５】
　請求項１または請求項２記載の光学素子の製造方法であって、
　前記工程（ｃ）は、
（１）１枚の前記第１の透光性板材と、１枚の前記第２の透光性板材との間に光硬化性接着層を介して重ね合わせることによって積層体を形成する工程と、
（２）前記積層体に光を照射することによって前記光硬化性接着層を硬化させる工程と、
（３）前記工程（１）および工程（２）で作成された複数の積層体を、前記光硬化性接着剤層を介して交互に重ねてゆき、この際、１つの積層体を重ねる度に光を照射することによって前記光硬化性接着層を硬化させる工程と、
を備える光学素子の製造方法。
【請求項６】
　請求項３ないし請求項５のいずれかに記載の光学素子の製造方法であって、
　前記光の照射を前記透光性板材の表面と平行でない方向から行う、
光学素子の製造方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
　この発明は、光学素子の製造方法に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
　上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明は、光学素子の光入射面側に配列される複数の小レンズとともに使用される光学素子の製造方法であって、
（ａ）ほぼ平行な第１および第２の表面を有する第１の透光性板材の前記第１の表面上に偏光分離膜を形成する工程と、
（ｂ）前記第１の透光性板材の前記第２の表面上に反射膜を形成する工程と、
（ｃ）前記偏光分離膜および反射膜が形成された複数の前記第１の透光性板材と、２つのほぼ平行な表面を有する複数の第２の透光性板材とを交互に貼り合わせる工程と、
（ｄ）前記交互に貼り合わされた透光性板材を、前記第１および第２の表面に対して所定の角度で切断してほぼ平行な光入射面と光出射面とを有する光学素子ブロックを生成する工程と、
を備え、
　前記光学素子内の複数の前記偏光分離膜の相互の間隔が、前記複数の小レンズの光軸のピッチとは異なる間隔に設定され、かつ、前記複数の小レンズから出射される複数の光束のピッチとほぼ対応するように設定されることを特徴とする。
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
　本発明によれば、複数の小レンズから出射される複数の光束が、それぞれ対応する偏光分離膜に入射するように構成することができるので、光の利用効率の高い光学素子を製造することができる。
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
　上記発明において、さらに、
（ｅ）前記光学素子ブロックの前記光入射面と前記光出射面とを研磨する工程、
を備えることが好ましい。
【手続補正２８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
　上記発明において、
　前記工程（ｃ）は、複数の前記第１の透光性板材と複数の前記第２の透光性板材とを光硬化性接着層を介して交互に積層し、光照射により貼り合わせる工程、
を備えることが好ましい。
【手続補正２９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】削除
【補正の内容】