(57)【要約】【課題】製造が容易な偏光変換素子の実現。【解決手段】透光性部材２１１が備える偏光分離面２１２及び反射面２１４は共に偏光分離膜２１６を有する。Ｓ偏光光は、偏光分離面２１２で反射され、反射面２１４でさらに反射されてから射出される。一方、Ｐ偏光光は偏光分離面２１２をそのまま透過する。偏光分離面２１２を透過したＰ偏光光は、射出面に設けられたλ／２位相差板２０１によりＳ偏光光に変換される。透光性部材２１１が、複数の偏光分離面２１２及び反射面２１４を一体的に備える構成が採られることで、偏光分離素子２００の製造を簡便に行うことができる。【選択図】  図２
2004170677.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光をＳ偏光及びＰ偏光に分離する偏光分離素子であって、
鋸形状の断面を有するように、互いに平行な複数の斜面が同一基板上に形成された透光性部材と、
前記透光性部材における前記斜面に形成された偏光分離膜とを備える偏光分離素子。
【請求項２】
入射光を、Ｓ偏光及びＰ偏光に分離する偏光分離素子であって、
鋸形状の断面を有するように、互いに平行な複数の斜面が同一基板上に形成された透光性部材と、
前記入射光を前記２つの偏光に分離する偏光分離膜と、
反射膜とを備え、
前記偏光分離膜及び反射膜は、前記透光性部材における前記斜面に交互に設けられており、
前記反射膜及び前記偏光分離膜が形成される前記透光性部材の面は、隣り合う面となす外角が全て９０度以上である偏光分離素子。
【請求項３】
請求項１，２いずれか記載の偏光分離素子であって、
前記透光性部材は、前記偏光分離膜で分離された２つの偏光の少なくとも１つが入射する通過面を有し、
該通過面には光の反射を抑制する反射抑制膜が形成された偏光分離素子。
【請求項４】
請求項１，２いずれか記載の偏光分離素子であって、
前記透光性部材は、前記偏光分離膜で分離された２つの偏光の少なくとも１つが入射する通過面を有し、
該通過面と前記偏光分離膜との間を埋める第２の透光性部材を備える偏光分離素子。
【請求項５】
入射光を、Ｓ偏光及びＰ偏光に分離する偏光分離素子であって、
鋸形状の断面を有するように、互いに平行な複数の斜面が同一基板上に形成された第１及び第２の透光性部材を、該斜面同士が接合するように間隙なく貼り合せた透光性材料と、
前記入射光を前記２つの偏光に分離する偏光分離膜と、
反射膜とを備え、
前記偏光分離膜及び反射膜は、前記透光性材料における前記斜面に交互に設けられた偏光分離素子。
【請求項６】
入射光を、Ｓ偏光及びＰ偏光いずれか一方の偏光成分を多く含む光束に変換する偏光変換素子であって、
請求項１〜５いずれか記載の偏光分離素子と、
該偏光分離素子から射出されるＳ偏光光及びＰ偏光光のいずれか１つの偏光方向を変換する変換部とを備える偏光変換素子。
【請求項７】
入射光を、Ｓ偏光及びＰ偏光に分離する偏光分離素子の製造方法であって、
鋸形状の断面を有するように、互いに平行な複数の斜面が同一基板上に形成された透光性部材を準備する工程と、
前記透光性部材における前記斜面に偏光分離膜を形成する工程とを備える製造方法。
【請求項８】
入射光を、Ｓ偏光及びＰ偏光に分離する偏光分離素子の製造方法であって、
鋸形状の断面を有するように、互いに平行な複数の斜面が同一基板上に形成された透光性部材を準備する工程と、
前記入射光を前記２つの偏光に分離する偏光分離膜を形成する工程と、
反射膜を形成する工程とを備え、
前記偏光分離膜及び反射膜の形成は、前記透光性部材における前記斜面に交互に形成するものであり、
前記反射膜及び前記偏光分離膜が形成される前記透光性部材の面は、隣り合う面となす外角が全て９０度以上である製造方法。
【請求項９】
請求項７，８いずれか記載の製造方法であって、
前記透光性部材は、前記偏光分離膜で分離された２つの偏光の少なくとも１つが入射する通過面を有し、
該通過面と前記偏光分離膜との間を埋める第２の透光性部材を準備する工程と、
前記第１及び第２の透光性部材を貼り合せる工程とを備える製造方法。
【請求項１０】
Ｓ偏光及びＰ偏光を含む入射光を、該２つの偏光に分離する偏光分離素子の製造方法であって、
鋸形状の断面を有するように、互いに平行な複数の斜面が同一基板上に形成された第１及び第２の透光性部材を準備する工程と、
前記入射光を前記２つの偏光に分離する偏光分離膜を形成する工程と、
反射膜を形成する工程と、
前記斜面同士が接合するように前記第１及び第２の透光性部材を間隙なく貼り合せる工程とを備え、
前記偏光分離膜及び反射膜の形成は、前記透光性部材における前記斜面に交互に形成するものである製造方法。
【請求項１１】
請求項９，１０いずれか記載の製造方法であって、
前記第１又は第２の透光性部材は、
前記偏光分離素子の外部から前記偏光分離素子へ光を通過させる入射面と、
前記偏光分離素子から前記偏光分離素子の外部へ光を通過させる出射面とを有し、
前記入射面及び出射面の少なくとも一方を研磨又は切断する工程を備える製造方法。
【請求項１２】
請求項９，１０いずれか記載の製造方法であって、
前記透光性部材は、予め定められた大きさの前記偏光分離素子を複数配列した大きさであり、
前記各工程の後に、該複数の偏光分離素子の大きさごとに前記透光性部材を切断する工程を備える製造方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の製造方法であって、
前記第１及び第２の透光性部材の貼り合せは、前記第１及び第２の透光性部材の２つの面の接着剤により貼り合せであり、
前記複数の偏光分離素子の大きさごとの切断における切断面は、前記貼り合わせられた２つの面と交差する製造方法。
【請求項１４】
光源と、前記光源からの光束が通過する請求項６記載の偏光変換素子と、前記偏光変換素子から出射される該光束を複数の色光に分離する色分離光学系を備える光学系。
【請求項１５】
プロジェクタであって、
光源と、
該光源からの光束が通過する、請求項６記載の偏光変換素子と、
前記偏光変換素子から射出される該光束に所定の変調を施して画像を形成する変調部と、
該形成された画像を投写表示する投写部とを備えるプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、偏光変換素子の製造の効率化に関する。
【０００２】
【従来の技術】
投写型表示装置には、画像信号に応じて光を変調する光変調装置が用いられる。この光変調装置としては、透過型液晶パネルや反射型液晶パネルなどのように、一種類の直線偏光光のみを利用するタイプのものが使用されることが多い。このように、一種類の直線偏光光を利用する投写型表示装置においては、光源から射出された非偏光な光を、一種類の直線偏光光（例えば、Ｓ偏光光やＰ偏光光）とするための偏光変換素子が設けられている。
【０００３】
図１６は、偏光変換素子３２０の構成を側面図により示す説明図である。図１７は、偏光変換素子３２０の構成を下面図により示す説明図である。この偏光変換素子３２０は、偏光ビームスプリッタアレイ（偏光分離素子）３４０と、偏光分離素子３４０の光射出面の一部に選択的に配置された複数のλ／２位相差板３８１とを備える。
【０００４】
偏光分離素子３４０は、それぞれ断面が平行四辺形の柱状の複数の透光性部材３２４が順次貼り合わされて構成される。また、偏光分離素子３４０の両端には、断面が台形の柱状の透光性部材３２５，３２６が貼り合わされる。各透光性部材３２４，３２５，３２６の界面には、偏光分離膜３３１と反射膜３３２とが交互に設けられている。λ／２位相差板３８１は、偏光分離膜３３１の光の射出面のｘ方向の写像部分に選択配置される。
【０００５】
偏光変換素子３２０において、Ｓ偏光光は、偏光分離膜３３１によって反射され、反射膜３３２によってさらに反射されてから射出される。一方、Ｐ偏光光は、偏光分離膜３３１をそのまま透過する。偏光分離膜３３１を透過したＰ偏光光の射出面には、λ／２位相差板３８１が配置されており、Ｓ偏光光に変換されて射出される。なお、偏光変換素子３２０の外部から反射膜３３２に直接入射する光を完全に遮光する遮光板を、入射面に選択的に配置してもよい。
【０００６】
図１８は、偏光分離素子３４０の製造例を示す説明図である。偏光分離素子３４０は、偏光分離膜３３１及び反射膜３３２が形成された第１の板ガラス３２１と、何も形成されていない第２の板ガラス３２２とを光学接着剤３２７により交互に貼り合わせて製造される。この際、貼り合わせの最初と最後には、第３の板ガラス３２３を貼り合わせて複合板材４００を作製する。
【０００７】
こうして作製された複合板材４００を、その平面と所定の角度閘（＝４５度）をなす切断面（図中、破線で示す）でほぼ平行に切断するとともに、両端の突出した部分を切断して略直方体形状の透光性ブロックが切り出される。
【０００８】
こうして切り出された透光性ブロックの表面（切断面）を研磨することによって偏光分離素子３４０（図１６）を得ることができる。
【０００９】
なお、第１と第２の板ガラス３２１，３２２で形成された部分が透光性部材３２４に相当し、両端の第３の板ガラス３２３で形成された部分のうち、一方が透光性部材３２５に相当し、他方が透光性部材３２６に相当する。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−１００１５２
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
偏光変換素子は上記説明のようにして作製されて製造の効率化を図っているが、より一層の高効率化が望まれている。偏光変換素子を製造する従来の製造方法は、工程の多さや、製造にかかる部材の多さのために煩雑なものとなっているためである。例えば、板ガラス３２１の両面に偏光分離膜３３１及び反射膜３３２の二種類の膜を各々吹き付けなければならない。また、第１の板ガラス３２１及び第２の板ガラス３２２、第３の板ガラス３２３といった複数の種類の部材を準備し、これらを複雑に組み合わせて貼り合わせなければならない。
【００１２】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、偏光変換素子の製造の効率化に関する。
【００１３】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記課題の少なくとも一部を解決するために、本発明では、次の構成を適用した。
本発明の第１の偏光分離素子は、
入射光をＳ偏光及びＰ偏光に分離する偏光分離素子であって、
鋸形状の断面を有するように、互いに平行な複数の斜面が同一基板上に形成された透光性部材と、
前記透光性部材における前記斜面に形成された偏光分離膜とを備えることを備えることを要旨とする。
【００１４】
このようにすることで、製造が容易な偏光分離素子を構成することができる。複数の斜面が同一基板上に形成され、利用する膜は偏光分離膜一種類のみとし得るため、各斜面への偏光分離膜の形成を一括して行うことができる。
【００１５】
本発明の第２の偏光分離素子は、
入射光を、Ｓ偏光及びＰ偏光に分離する偏光分離素子であって、
鋸形状の断面を有するように、互いに平行な複数の斜面が同一基板上に形成された透光性部材と、
前記入射光を前記２つの偏光に分離する偏光分離膜と、
反射膜とを備え、
前記偏光分離膜及び反射膜は、前記透光性部材における前記斜面に交互に設けられており、
前記反射膜及び前記偏光分離膜が形成される前記透光性部材の面は、隣り合う面となす外角が全て９０度以上であることを要旨とする。
【００１６】
このようにすることで、反射膜及び偏光分離膜の形成を容易に行うことができ、反射膜及び偏光分離膜を形成する面に垂直な方向から蒸着可能であるため、膜厚の精度が向上する。なお、反射膜は、Ｓ偏光光又はＰ偏光光のいずれか一方のみを反射させる膜であってもよい。
【００１７】
本発明の偏光分離素子において、
前記透光性部材は、前記偏光分離膜で分離された２つの偏光の少なくとも１つが入射する通過面を有し、
該通過面には光の反射を抑制する反射抑制膜が形成されていてもよい。
【００１８】
このようにすることで、通過面での反射による光のロスを抑制することができる。なお、反射抑制膜としては、いわゆるＡＲ（Ａｎｔｉ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）コートを利用することができる。例えば、屈折率の異なる薄膜を積層したものであってもよい。
【００１９】
本発明の偏光分離素子において、
前記透光性部材は、前記偏光分離膜で分離された２つの偏光の少なくとも１つが入射する通過面を有し、
該通過面と前記偏光分離膜との間を埋める第２の透光性部材を備えるものとしてもよい。
【００２０】
このようにすることで、通過面へ反射抑制膜を形成する手間を省略しつつ、通過面での反射による光のロスを抑制することができる。
【００２１】
本発明の第３の偏光分離素子は、
入射光を、Ｓ偏光及びＰ偏光に分離する偏光分離素子であって、
鋸形状の断面を有するように、互いに平行な複数の斜面が同一基板上に形成された第１及び第２の透光性部材を、該斜面同士が接合するように間隙なく貼り合せた透光性材料と、
前記入射光を前記２つの偏光に分離する偏光分離膜と、
反射膜とを備え、
前記偏光分離膜及び反射膜は、前記透光性材料における前記斜面に交互に設けられたことを要旨とする。
【００２２】
このようにすることで、反射による光のロスを抑制することができる。第１及び第２の透光性部材が間隙なく接合されることで、空気中から透光性部材へ光が入射する面がなくなり、当該入射する面での反射を避けることができるためである。また、第１及び第２の透光性部材を同一又は類似のものとすることで、これらの製造を簡便に行うことができる。
【００２３】
偏光分離膜及び反射膜の形成は、第１又は第２いずれか１つの透光性部材にのみ行われるものとしてもよい。偏光分離膜は第１の透光性部材に形成し、反射膜は第２の透光性部材に形成してもよい。偏光分離膜又は反射膜の少なくとも一方が、第１及び第２の両方の透光性部材に分かれて形成されていてもよい。
【００２４】
本発明の偏光変換素子は、
入射光を、Ｓ偏光及びＰ偏光いずれか一方の偏光成分を多く含む光束に変換する偏光変換素子であって、
請求項１〜５いずれか記載の偏光分離素子と、
該偏光分離素子から射出されるＳ偏光光及びＰ偏光光のいずれか１つの偏光方向を変換する変換部とを備えることを要旨とする。
【００２５】
また、本発明の第１の製造方法は、
入射光を、Ｓ偏光及びＰ偏光に分離する偏光分離素子の製造方法であって、
鋸形状の断面を有するように、互いに平行な複数の斜面が同一基板上に形成された透光性部材を準備する工程と、
前記透光性部材における前記斜面に偏光分離膜を形成する工程とを備えることを要旨とする。
【００２６】
このようにすることで、偏光分離素子を容易に製造することができる。利用する部材を第１及び第２のの透光性部材のみとし得るし、また、利用する膜は偏光分離膜のみとし得るためある。第１及び第２の透光性部材は各々一体成形されたものであり、準備が容易である。また、工程数の点でも有利である。透光性部材における複数の斜面への偏光分離膜の形成を一括して行うことができるためである。
【００２７】
また、本発明の第２の製造方法は、
入射光を、Ｓ偏光及びＰ偏光に分離する偏光分離素子の製造方法であって、
鋸形状の断面を有するように、互いに平行な複数の斜面が同一基板上に形成された透光性部材を準備する工程と、
前記入射光を前記２つの偏光に分離する偏光分離膜を形成する工程と、
反射膜を形成する工程とを備え、
前記偏光分離膜及び反射膜の形成は、前記透光性部材における前記斜面に交互に形成するものであり、
前記反射膜及び前記偏光分離膜が形成される前記透光性部材の面は、隣り合う面となす外角が全て９０度以上であることを要旨とする。
【００２８】
このようにすることで、偏光分離膜を形成する工程と、反射膜を形成する工程とを精度の高いものとすることができる。偏光分離膜等を形成する面に垂直な方向の厚さに基づいて蒸着態様を制御できるためである。
【００２９】
本発明の第１又は第２の製造方法は、
前記透光性部材は、前記偏光分離膜で分離された２つの偏光の少なくとも１つが入射する通過面を有し、
該通過面と前記偏光分離膜との間を埋める第２の透光性部材を準備する工程と、
前記第１及び第２の透光性部材を貼り合せる工程とを備えるものとしてもよい。
【００３０】
このようにすることで、通過面へ反射抑制膜を形成する手間を省略しつつ、通過面での反射による光のロスを抑制することができる。
【００３１】
また、本発明の第３の製造方法は、
Ｓ偏光及びＰ偏光を含む入射光を、該２つの偏光に分離する偏光分離素子の製造方法であって、
鋸形状の断面を有するように、互いに平行な複数の斜面が同一基板上に形成された第１及び第２の透光性部材を準備する工程と、
前記入射光を前記２つの偏光に分離する偏光分離膜を形成する工程と、
反射膜を形成する工程と、
前記斜面同士が接合するように前記第１及び第２の透光性部材を間隙なく貼り合せる工程とを備え、
前記偏光分離膜及び反射膜の形成は、前記透光性部材における前記斜面に交互に形成するものであることを要旨とする。
【００３２】
このようにすることで、反射による光のロスが抑制された偏光分離素子を製造することができる。また、第１及び第２の透光性部材を同一形状のものとすることで、これらの製造を簡便に行うことができる。
【００３３】
また、本発明の製造方法において、
前記第１又は第２の透光性部材は、
前記第１又は第２の透光性部材は、
前記偏光分離素子の外部から前記偏光分離素子へ光を通過させる入射面と、
前記偏光分離素子から前記偏光分離素子の外部へ光を通過させる出射面とを有し、
前記入射面及び出射面の少なくとも一方を研磨又は切断する工程を備えるものとしてもよい。
【００３４】
このようにすることで、光の漏れが少ない偏光分離素子を製造することができる。例えば、λ／２位相差板が設けられる出射面と、偏光分離膜が形成された面との光路上の距離が小さくなることで、偏光分離膜を通過する光のうちで所定のλ／２位相差板から外れる光が減少する。このとき、逆に、光学系の設計において、偏光分離素子での光の漏れに係る制約が減少することから、設計の自由度が向上する。入射面側についても、前述の遮光板を設ける場合等には同様である。
【００３５】
本発明の製造方法において、
前記透光性部材は、予め定められた大きさの前記偏光分離素子を複数配列した大きさであり、
前記各工程の後に、該複数の偏光分離素子の大きさごとに前記透光性部材を切断する工程を備えるものとしてもよい。
【００３６】
このようにすることで、複数の偏光分離素子を並行して製造することができる。なお、切断には、マルチワイヤーソーまたはマルチブレードソー、ダイシングソー、レーザー切断装置などを利用することができる。
【００３７】
本発明の製造方法において、
前記第１及び第２の透光性部材の貼り合せは、前記第１及び第２の透光性部材の２つの面の接着剤により貼り合せであり、
前記複数の偏光分離素子の大きさごとの切断における切断面は、前記貼り合わせられた２つの面と交差するものとしてもよい。
【００３８】
このようにすることで、複数の偏光分離素子の大きさごとの切断を容易に行うことができる。貼り合せられた面には接着剤が塗布された層があるところ、透光性部材と接着剤層とには切断性質に相違がある。切断面の各部位における切断性質が均質である方が、切断方法の選択等の点で有利だからである。
【００３９】
本発明の光学系は、光源と、前記光源からの光束が通過する、上記本発明の偏光変換素子と、前記偏光変換素子から出射される該光束を複数の色光に分離する色分離光学系を備えたことを要旨とする。
【００４０】
本発明のプロジェクタは、
光源と、
該光源からの光束が通過する、請求項６記載の偏光変換素子と、
前記偏光変換素子から射出される前記光束に所定の変調を施して画像を形成する変調部と、
該形成された画像を投写表示する投写部とを備えることを要旨とする。
【００４１】
なお、プロジェクタは種々のものを適用することができる。通常の３枚の液晶パネルを利用するプロジェクタではなく、１枚あるいは４枚の液晶パネルを利用するプロジェクタにも適用可能である。また変調部は、透過型や反射型の種々の液晶パネルやその他の偏光を利用するものが適用可能である。
【００４２】
なお、上述の説明における、「互いに平行な複数の斜面が同一基板上に形成された透光性部材」は、三角柱を平面状に平行に間隙なく複数並べた形状に一体形成されているものであってもよい。このとき「斜面」は、三角柱の側面で構成される各平行面に相当するものとすることができる。例えば、偏光分離膜や反射膜等は、三角柱の側面で構成される各平行面に形成されるものとしてもよい。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施例：
Ａ１．構成：
Ａ２．製造方法：
Ａ３．変形例（１）：
Ａ４．変形例（２）：
Ａ４−１．構成：
Ａ４−２．製造方法：
Ｂ．第２実施例：
Ｂ１．構成：
Ｂ２．製造方法：
Ｂ３．変形例（１）：
Ｂ４．変形例（２）：
【００４４】
Ａ．第１実施例：
Ａ１．構成：
図１は、実施例の偏光変換素子２００を利用した投写型表示装置の投写光学系の概略構成を示す説明図である。
照明光学系１００において、照明装置１０２が射出する光束は、第１のレンズアレイ１０３に有する複数の小レンズ１０５によって複数の分割光束に分割されて、第２のレンズアレイ１０４と重畳レンズ１０６によって重畳される。第１のレンズアレイ１０３及び第２のレンズアレイ１０４と重畳レンズ１０６とは、光束を各部分で均一なものとするための機能を奏する。これにより、液晶パネル全体を均一に照射して、明るさにむらのない投写を行うことができる。
【００４５】
偏光変換素子２００は、光束の偏光を均一にする機能を奏する。照明装置１０２が射出する光束はＳ偏光及びＰ偏光の両方を含むものであるが、偏光変換素子２００によりどちらかの偏光が主成分になるように一方の偏光が他方の偏光に変換される。
【００４６】
色光分離光学系１２０において光源からの光は複数の色光に分離される。本実施の形態においてダイクロイックミラー１２１は、赤（Ｒ）の色光を透過するとともに、緑（Ｇ）、青（Ｇ）の色光を反射する。また、ダイクロイックミラー１２３は、青（Ｂ）の色光を透過するとともに、緑（Ｇ）の色光を反射する。これにより、照明光学系１００が射出する光束を、赤色光束（Ｒ）、緑色光束（Ｇ）、青色光束（Ｂ）の各成分に分解することができる。赤色光束（Ｒ）と緑色光束（Ｇ）とは、それぞれ、液晶パネル１３３，１３２に導入される。また、青色光束（Ｂ）はリレー光学系１５０によって迂回されて液晶パネル１３１に導入される。
【００４７】
液晶パネル１３１，１３２，１３３は、光束を変調する。液晶パネル１３１，１３２，１３３は透過型の液晶パネルであり、入射する光束を変調するライトバルブ（光変調器）として使用する。
【００４８】
投写型表示装置は、図示しないレシーバや液晶パネル駆動部を備える。レシーバは、パーソナルコンピュータ等の情報端末から供給されるアナログ画像信号あるいはディジタル画像信号や、ＡＶ機器等から供給される映像信号を入力する。液晶パネル駆動部は、入力データに基づいて液晶パネル１３１〜１３３を駆動するための駆動信号を生成する。
【００４９】
図２は、偏光変換素子２００の構成の詳細を示す断面図である。
この偏光変換素子２００は、図１６に示した偏光変換素子３２０と同様に、偏光分離素子２１０と、偏光分離素子２１０の光射出面の一部に選択的に配置された複数のλ／２位相差板２０１とを備える。偏光分離素子２１０は断面が鋸形状の透光性部材２１１の面に膜を形成して構成される。
【００５０】
透光性部材２１１が有する通過面２１３は、出射面２１９に垂直に設けられている。また、偏光分離面２１２及び反射面２１４は、出斜面２１９に対して共に４５度の角度をなすように設けられている。偏光分離面２１２及び反射面２１４は通過面２１３に対しても４５度の角度をなす。隣り合う反射面２１４及び通過面２１３は各々鋸形状の１つの刃に相当する三角柱の側面を形成する。また、偏光分離面２１２も同様に、各々鋸形状の刃に相当する三角柱の側面を形成する。透光性部材２１１は、出射面２１９平面上で平行に間隙なくこれらの三角柱を並べた形状を有する。実施例で各三角柱の大きさは全て等しい。
【００５１】
なお、以下では透光性部材２１１はガラスにより構成されるものとして説明を行うが、樹脂により構成されてもよい。
【００５２】
偏光分離面２１２と反射面２１４とには全て偏光分離膜２１６が形成されている。偏光分離膜２１６は誘電体多層膜を積層することにより形成される。偏光分離膜２１６は、Ｓ偏光光を反射するとともに、Ｐ偏光光をそのまま通過させる性質を有するものとする。したがって、偏光分離素子２１０に入射するＳ偏光光は、偏光分離面２１２で反射され、反射面２１４でさらに反射されてから射出される。一方、Ｐ偏光光は、偏光分離面２１２をそのまま透過する。偏光分離面２１２を透過したＰ偏光光は、λ／２位相差板２０１によりＳ偏光光に変換されて射出される。もちろん反射面２１４には偏光分離膜２１６ではなく、通常の全反射ミラーを形成して使用することも可能である。
【００５３】
通過面２１３には、Ｓ偏光光が通過面２１３で反射することを抑制する反射抑制膜２１７が形成されている。反射抑制膜としては、いわゆるＡＲ（Ａｎｔｉ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）コートを利用することができる。例えば、反射抑制膜２１７は、屈折率の異なる薄膜を積層することで形成される。なお、反射抑制膜２１７は必須ではない。
【００５４】
隣り合う偏光分離面２１２と反射面２１４とλ／２位相差板２０１とは、１つの偏光変換部２１５を構成する。第１のレンズアレイ１０３及び第２のレンズアレイ１０４が分割した複数の分割光束は、各偏光変換部２１５により各々偏光変換される。なお、図２では２列の偏光変換部２１５が配列された偏光変換素子２００について示したが、さらに多くの偏光変換部２１５が配列される場合も同様である。
【００５５】
Ａ２．製造方法：
図３は、偏光分離素子２１０の製造方法を示すフローチャートである。また、図４は、図３に示す製造方法の概要を示す説明図である。本製造方法では、複数の偏光分離素子を一括して製造する。このため、図２に示した透光性部材２１１と同様の透光性部材２１１ｐ〜２１１ｒ、及び透光性部材２１１をあわせた大きさに成型された透光性部材２１１ａに偏光分離膜２１６の形成等を行う。透光性部材２１１ａからの切り出しにより所望の偏光分離素子２１０を得ることができる。
【００５６】
図３のステップＳａ１では、透光性部材２１１ａの準備を行う。具体的には、透光性部材２１１ａの形状等から計算される、必要な容積分のガラスをダイヤモンドカッター等で切り出し、これを軟化点まで加熱してプレス成型する。
【００５７】
ステップＳａ２では、透光性部材２１１ａの偏光分離面２１２及び反射面２１４に偏光分離膜２１６を形成する。具体的には、蒸着を行うことで誘電体多層膜を積層する。
【００５８】
図５は、偏光分離膜２１６の形成態様を示す説明図である。蒸着は、薄膜材料を電子銃等で加熱して蒸発（気化）させ、発生した原子又は分子をガラス基板表面に凝着させることで行う。偏光分離膜２１６の蒸着は、図示するように、出射面２１９に垂直な方向から凝着させることで行う。すなわち、偏光分離面２１２及び反射面２１４の垂直方向から４５度ずれた方向から凝着させる。偏光分離面２１２及び反射面２１４における、出射面２１９に垂直な方向の厚さに基づいて蒸着態様を制御しつつ、所望の多層膜を積層させることができる。なお、蒸着は、通過面２１３等にマスクを施しつつ行うことが望ましい。必要に応じて、反射面２１４に偏光分離膜２１６が付着しないようにマスクをして、しかる後反射面２１４に銀やアルミ等の全反射ミラーを形成しても良い。
【００５９】
ステップＳａ３では、透光性部材２１１ａの通過面２１３に反射抑制膜２１７を形成する。ステップＳａ３においても、蒸着により膜形成を行う。反射抑制膜２１７は、屈折率の異なる薄膜を積層して形成される。
【００６０】
図６は、反射抑制膜２１７の形成態様を示す説明図である。反射抑制膜２１７の形成は、図示するように、偏光分離面２１２及び反射面２１４に平行な方向から凝着させることで行う。すなわち、通過面２１３の垂直方向から４５度ずれた方向から凝着させる。偏光分離面２１２等に平行な方向の厚さに基づいて蒸着態様を制御しつつ、所望の多層膜を形成させる。なお、蒸着は、偏光分離面２１２及び反射面２１４等にマスクを施しつつ行うことが望ましい。図６中央の反射面２１４と偏光分離面２１２との間の符号を付していない面等は、光が通過しない面なので、反射抑制膜２１７が付着してもしなくても構わない。
【００６１】
ステップＳａ４では、透光性部材２１１ａから４つの透光性部材２１１，２１１ｐ〜２１１ｒを切り出す。切り出しには、マルチワイヤーソーまたはマルチブレードソー、ダイシングソー、レーザー切断装置その他の装置を利用することができる。以上により、偏光分離素子２１１及び他の３つの偏光分離素子が製造された。
【００６２】
以上説明した偏光分離素子２１０によれば、容易に偏光分離素子を製造することができる。偏光分離面２１２及び反射面２１４に形成される膜が同一であり、また、利用する部材の数や工程数が少ないためである。偏光分離面２１２及び反射面２１４への膜形成は一括して行うことができる。また、通過面２１３に反射抑制膜２１７が形成されることで、通過面２１３での反射による光のロスを抑制することができる。
【００６３】
Ａ３．変形例（１）：
図７は、変形例（１）に係る偏光分離素子４６０の構成を示す説明図である。図７の偏光分離素子４６０は、図２の偏光分離素子２１０の２つを、接着面４７０で左右対称に貼りあわせたものである。なお、対向させる個々の偏光分離素子２１０の方向は逆向き等であってもよい。また、偏光分離素子４６０は、３つ以上の偏光分離素子２１０を貼り合せて構成してもよい
【００６４】
Ａ４．変形例（２）：
Ａ４−１．構成：
図８は、変形例（２）に係る偏光分離素子４１０の構成を示す説明図である。偏光分離素子４１０は、実施例における偏光分離素子２１０と同様に、偏光分離面４１２、反射面４１４、通過面４１３等を有する。
【００６５】
偏光分離素子４１０では、図２の偏光分離素子２１０と同様に、偏光分離面４１２及び反射面４１３が平行に複数設けられている。また、通過面４１３も平行に複数設けられている。ただし、通過面４１３は、出射面４２０と４５度の角度をなし、かつ、偏光分離面４１２及び反射面４１３と直角をなすように設けられている。
【００６６】
反射面４１４及び通過面４１３は各々鋸形状の１つの刃に相当する三角柱の側面を形成する。同様に、偏光分離免４１２も、各々鋸形状の刃に相当する三角柱の側面を形成する。透光性部材４１１は、出射面４２０平面上で平行に間隙なくこれらの三角柱を並べた形状を有する。
【００６７】
偏光分離素子４１０の偏光分離面４１２及び反射面４１３は、隣り合う面となす外角が全て９０度以上である。例えば、反射面４１４は、通過面４１３と外角αをなすが、これは９０度以上である。なお、図８の偏光分離素子４１０では、通過面４１３等についても、隣り合う面となす外角が全て９０度以上である。
【００６８】
偏光分離面４１２と反射面４１４の界面には全て偏光分離膜４１６が形成されている。したがって、図２の場合と同様に、入射するＳ偏光光は、偏光分離面４１２で反射され、さらに反射面４１４で反射されてから射出される。一方、Ｐ偏光光は、偏光分離面４１２をそのまま透過する。ここで、偏光分離素子４１０における非射出面４１９からは光が射出されない。
【００６９】
本変形例で、第２のレンズアレイ１０４（図１参照）は偏光変換素子４００の後段に設けられる。λ／２位相差板から射出されるＳ偏光光と、反射面４１６で反射して射出されるＳ偏光光とは、第２のレンズアレイ１０４によってそれぞれ液晶パネル１３１等の表面上に重畳される。
【００７０】
なお、図８では、反射面４１３に反射抑制膜を形成しない場合について例示したが反射抑制膜を形成してもよい。
【００７１】
Ａ４−２．製造方法：
次に、変形例（２）に係る偏光分離素子４１０の製造方法について説明する。偏光分離素子４１０の製造方法は、図２のステップＳａ２における偏光分離膜４１６の形成において、図示するように、偏光分離面２１２及び反射面２１４に垂直な方向から凝着を行わせる。この点で、垂直方向と４５度異なる方向から原子等の凝着を行わせていた図６の場合と相違する。
【００７２】
以上説明した偏光分離素子４１０によれば、偏光分離膜４１６の精度及び性能を高めることができる。図２のステップＳａ２における偏光分離膜４１６の形成において、蒸着態様の制御を、偏光分離面２１２及び反射面２１４と垂直な方向の厚さに基づいて行うことができるためである。
【００７３】
なお、反射面４１４に形成される膜は、Ｓ偏光及びＰ偏光の両者を反射する銀コート等の膜を利用してもよい
【００７４】
Ｂ．第２実施例：
第１実施例では、１つの透光性部材２１１を用いて偏光分離素子２１０を構成する場合を示したが、本実施例では、２つの透光性部材を組み合わせて偏光分離素子を構成する場合を示す。
【００７５】
Ｂ１．構成：
図９は、２つの透光性部材６００，６５０を組み合わせてなる偏光分離素子６２０を示す説明図である。偏光分離素子６２０は、第１の透光性部材６００及び第２の透光性部材６５０の２つの部材と、偏光分離膜６０４及び反射抑制膜６５３の２つの膜とにより構成される。
【００７６】
第１の透光性部材６００及び第２の透光性部材６５０は、それぞれ、図２における透光性部材２１１と同様の形状を有する。ただし、第２の透光性部材６５０は、第１の透光性部材６００と間隙なく接合する形状を有する。図２における第１の透光性部材６００及び第２の透光性部材６５０は、対向して配置されることで、鋸形状の刃に相当する三角柱どうしが間隙なく接合する。
【００７７】
なお、接合面６５１は、反射面６０３とは接合せず、偏光分離面６０１及び通過面６０２とのみ接合する形状であってもよい。また、複数の透光性部材の組合せにより、図９における第２の透光性部材６５０を代用することも可能である。
【００７８】
第１の透光性部材６００において、偏光分離面６０１及び反射面６０４の界面には全て偏光分離膜６０４が形成されている。また、第２の透光性部材６５０において、入射面６５２には反射抑制膜６５３が形成されている。
【００７９】
第１の透光性部材６００及び第２の透光性部材６５０は光学接着剤６７０（図９では図示せず）により貼り合わせられて、偏光分離素子６２０が構成される。
【００８０】
なお、第１の透光性部材６００の通過面６０２には反射抑制膜が形成されていない。第２の透光性部材６５０における通過面６５１のうち、通過面６０２に接合する部分も同様である。これは光学接着剤６７０により第１及び第２の透光性部材６００，６５０の界面での反射が抑制されるからである。
【００８１】
Ｂ２．製造方法：
図１０は、２つの透光性部材６００，６５０を貼り合わせてなる偏光分離素子６２０の製造方法を示すフローチャートである。
【００８２】
ステップＳｂ１では、第１の透光性部材６００及び第２の透光性部材６５０を準備する。これは、図３のステップＳａ１と同様にして行われる。
【００８３】
ステップＳｂ２では、第１の透光性部材６００の偏光分離面６０１及び反射面６０３に偏光分離膜６０４を形成する。これは、図３のステップＳａ２と同様にして行われる（図５参照）。
【００８４】
ステップＳｂ３では、第２の透光性部材６５０の入射面６５２に、反射抑制膜６５３を構成する。反射抑制膜６５３の形成は、図９で図示するように、入射面６５２に垂直な方向から凝着を行わせることで可能である。
【００８５】
ステップＳｂ４では、第１の透光性部材６００及び第２の透光性部材６５０を間隙なく貼り合せる。図１１は、貼り合わせられた透光性部材６００，６５０の詳細を示す説明図である。第１の透光性部材６００及び第２の透光性部材６５０は光学接着剤６７０により貼り合わせられる。光学接着剤６７０は紫外光（ＵＶ光）の照射により硬化される。
【００８６】
ステップＳｂ５では、図３におけるステップＳａ４と同様に、偏光分離素子６２０の切断を行う。本実施例では、図１１で示すように、例えば切断面６７１のように、偏光分離面６０１又は反射面６０３と交差する面で切断を行う。この点で、例えば切断面６７２のように、通過面６０２又は接続面６０５に沿った面で切断を行う従前の実施例の場合と相違する。
【００８７】
以上説明した偏光分離素子６２０によれば、通過面６０２へ反射抑制膜を形成する手間を省略しつつ、通過面６０２での反射による光のロスを抑制することができる。また、偏光分離素子６２０の切断においては、２つの透光性部材６００，６５０が貼り合わせられた面に沿わない切断面で切断が行われることで、切断の容易さが確保されている。
【００８８】
Ｂ３．変形例（１）：
図１２は、変形例（１）に係る偏光分離素子８２０の構成を示す説明図である。
偏光分離素子８２０は、図１０等で示した偏光分離素子６２０と同様の形状を有する第１及び第２の透光性部材８００，８５０を備える。ただし、第１の透光性部材８００は、偏光分離面８０１にのみ偏光分離膜８０４が形成されている。また、第２の透光性部材８５０は、反射面８５１に反射膜８５２を有する。なお、反射膜８５２には、Ｓ偏光及びＰ偏光の両者を反射する銀コート等の膜を利用してもよいし、偏光分離膜を利用してもよい。
【００８９】
Ｂ４．変形例（２）：
以下では、図９〜１１で示した偏光分離素子６２０の変形例として、入射する光の漏れが少ない偏光分離素子について説明する。
【００９０】
図１３は、変形例（２）に係る製造方法を示すフローチャートである。図１３に示す各工程において、図１０と同様の工程には同じ符号を付して示した。また、図１４は、入射部７５１及び出射部７０１の切断の態様を示す説明図である。さらに、図１５は、図１３に示す方法で製造された偏光分離素子７２０の構成を示す説明図である。
【００９１】
図１３の製造方法において、ステップＳｂ１における透光性部材７００，７５０の準備と、ステップＳｂ２における偏光分離膜７５５の形成とは、図１０の場合と同様である。ただし、図１３の製造方法では反射抑制膜の形成（図０のステップＳｂ３）を行うことなく、ステップＳｂ４で第１の透光性部材７００及び第２の透光性部材７５０の貼り合わせを行う。
【００９２】
次に、ステップＳｃ１では、図１４に示す入射部７５１及び出射部７０１とを、切断面７５２，７０２で各々切断する。ステップＳｃ２では、入射部７５１及び出射部７０１の切断により各々新たに形成された入射面７５３及び出射面７０３（図１５参照）の研磨を行う。ステップＳｃ３では、入射面７５３に反射抑制膜７５４を形成する。なお、ステップＳｃ１における入射部７５１及び出射部７０１の切断は、入射面７５３及び出射面７０３を研磨により削ることで行ってもよい。
【００９３】
この後、ステップＳｂ５で、図３のステップＳａ４と同様にして偏光分離素子の切り出しが行われる。
【００９４】
ここで、偏光変換素子７９０が有する遮光板７７０について説明する。遮光板７７０は、光入射面の一部に選択的に複数配置される。遮光板７７０は、偏光分離素子７２０の外部から反射面７０３に直接入射する光を遮る。かかる遮光板７７０は、従前の偏光分離素子にも適用可能なものである。ステップＳｃ１における切断は、遮光板７７０及びλ／２位相差板７７１と、偏光分離膜７５５との距離７６１，７６２を各々短縮するものである。
【００９５】
以上説明した偏光分離素子７２０によれば、光の漏れが少ない偏光分離素子を構成することができる。ステップＳｃ１における切断で距離７６１が短縮されることで、遮光板７７０に遮られず入射する光のうちで、所定の偏光分離面７０１から外れる光が少なくなる。また、距離７６２が短縮されることで、各偏光分離面７０１を通過する光のうちで、所定のλ／２位相差板７７１から外れる光が少なくなる。逆に、偏光分離素子での光の漏れに係る制約が減少することから、照明光学系１００等の設計における自由度も向上する。
【００９６】
なお、上述の説明では、三角柱を平面状に平行に間隙なく複数並べた形状に一体形成された透光性部材について例示したが、かかる場合に限定されない。互いに平行な複数の斜面が同一基板上に形成された種々の透光性部材を適用可能である。このとき「斜面」は、三角柱の側面で構成される各平行面に限らず、種々の場合を適用することができる。
【００９７】
以上、実施例に基づき本発明にかかる偏光分離素子、偏光変換素子、偏光分離素子の製造方法、光学系、プロジェクタを説明してきたが、上述した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の偏光変換素子２００を利用した投写型表示装置の投写光学系の概略構成を示す説明図である。
【図２】偏光変換素子２００の構成の詳細を示す断面図である。
【図３】偏光分離素子２１０の製造方法を示すフローチャートである。
【図４】図３に示す製造方法の概要を示す説明図である。
【図５】偏光分離膜２１６の形成態様を示す説明図である。
【図６】反射抑制膜２１７の形成態様を示す説明図である。
【図７】変形例（１）に係る偏光分離素子４６０の構成を示す説明図である。
【図８】変形例（２）に係る偏光分離素子４１０の構成を示す説明図である。
【図９】２つの透光性部材を組み合わせてなる偏光分離素子６２０を示す説明図である。
【図１０】偏光分離素子６２０の製造方法を示すフローチャートである。
【図１１】貼り合わせられた透光性部材６００，６５０の詳細を示す説明図である。
【図１２】変形例（１）に係る偏光分離素子８２０の構成を示す説明図である。
【図１３】変形例（２）に係る製造方法を示すフローチャートである。
【図１４】入射部７５１及び出射部７０１の切断の態様を示す説明図である。
【図１５】図１３に示す方法で製造された偏光分離素子７２０の構成を示す説明図である。
【図１６】偏光変換素子３２０の構成を側面図により示す説明図である。
【図１７】偏光変換素子３２０の構成を下面図により示す説明図である。
【図１８】偏光分離素子３４０の製造例を示す説明図である。
【符号の説明】
５００…偏光変換素子
１００…照明光学系
１０１，１２１…反射ミラー
１０２…照明装置
１０３…第１のレンズアレイ
１０４…第２のレンズアレイ
１０５…小レンズ
１０６…重畳レンズ
１２０…色光分離光学系
１２１，１２３…ダイクロイックミラー
１３１，１３２，１３３…液晶パネル
１３４…クロスダイクロイックプリズム
１４０…投写光学系
１５０…リレー光学系
ＳＣ…スクリーン
２００…偏光変換素子
２１０…偏光分離素子
２１１…透光性部材
２１１ａ…切り出し前の透光性部材
２１１ｐ〜２１１ｒ…切り出した透光性部材
２１２…偏光分離面
２１３…通過面
２１４…反射面
２１９…出射面
２１５…偏光変換部
２１６…偏光分離膜
２１７…反射抑制膜
２０１…λ／２位相差板
４６０…偏光分離素子
４７０…接着面
４１７…射出面
４６１…部分素子
４６５…偏光変換部
４００…偏光変換素子
４１０…偏光分離素子
４１２…偏光分離面
４１３…通過面
４１６…偏光分離膜
４１５…偏光変換部
４１９…非射出面
６００…第１の透光性部材
６０１…偏光分離面
６０２…通過面
６０３…反射面
６０４…偏光分離膜
６０５…接続面
６５０…第２の透光性部材
６５１…接合面
６５２…入射面
６５３…反射抑制膜
６７０…光学接着剤
６２０…偏光分離素子
６７１…切断面
６７２…切断面
７５１…入射部
７０１…出射部
７２０…偏光分離素子
７５２，７０２…切断面
７５３…入射面
７０３…出射面
７５４…反射抑制膜
７６１…偏光分離膜７５５と遮光板７７０との距離
７６２…偏光分離膜７５５とλ／２位相差板７７１との距離
７７０…遮光板
７７１…λ／２位相差板
８２０…偏光分離素子
８００…第１の透光性部材
８５０…第２の透光性部材
８０３…反射面
８５１…反射面との接合面
８５２…反射膜
【図１】
2004170677.tif 000003
【図２】
2004170677.tif 000004
【図３】
2004170677.tif 000005
【図４】
2004170677.tif 000006
【図５】
2004170677.tif 000007
【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】
2004170677.tif 000014
【図１３】
2004170677.tif 000015
【図１４】
2004170677.tif 000016
【図１５】
2004170677.tif 000017
【図１６】
2004170677.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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