(57)【要約】【課題】安価でかつ配置スペースの制約の少なくかつスクリーンに明るい像を投影することができる液晶プロジェクタの光束分岐手段として最適な光学素子とその簡易な製造方法、さらには該素子を搭載した投影光学系を提供すること。【解決手段】光学素子は、所定の入射角α（但し０°＜α＜９０°）で第一端面に斜入射した第一の直線偏光を該第一端面と平行でかつ反対側にある第二端面から射出角０°で射出させ、かつ一方の端面に入射角０°で入射した第二の直線偏光を他方の端面から射出角０°で射出させるように高分子が配向された液晶膜を有する構成にした。また、該光学素子の製造方法は、干渉光の干渉縞を利用して、分子配向が周期的に変調する液晶膜を形成する。【選択図】      図１
2004233741.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の入射角α（但し０°＜α＜９０°）で第一端面に入射した第一の直線偏光を該第一端面と平行でかつ反対側にある第二端面から射出角０°で射出させ、かつ一方の端面に入射角０°で入射した第二の直線偏光を他方の端面から射出角０°で射出させるように液晶が配向された液晶膜を両端面の間に有することを特徴とする光学素子。
【請求項２】
請求項１に記載の光学素子において、
前記液晶膜は、前記両端面に対して平行方向に液晶が配向された第一領域と、垂直方向に液晶が配向された第二領域とが所定ピッチで周期的に並んでおり、
前記第一領域と前記第二領域の境界面は、前記各端面の法線に対して所定角度だけ傾いていることを特徴とする光学素子。
【請求項３】
請求項２に記載の光学素子において、
前記所定ピッチをｄ、前記第一の直線偏光の前記第一端面入射時における屈折角をθ、前記各直線偏光の波長をλ、液晶膜の屈折率をｎとすると、所定ピッチｄは以下の式（１）、
2004233741.tif 000005
によって求められることを特徴とする光学素子。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の光学素子において、
前記所定角度は、前記第一の直線偏光の前記第一端面入射時における屈折角の略半分に設定されることを特徴とする光学素子。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の光学素子において、
前記第一の直線偏光はＳ偏光であり、
前記第二の直線偏光はＰ偏光であることを特徴とする光学素子。
【請求項６】
２枚の基板に挟持された液晶の配向を一様に各基板と平行方向に揃える第一工程と、
前記第一工程後の前記液晶の全域に対して、一方の基板から他方の基板に向かう方向の電圧の印加を開始し、前記液晶の配向を一様に基板に垂直方向に揃える第二工程と、
前記第二工程後の前記液晶に対して、干渉縞が所定のピッチで周期的に発生する干渉光を、該基板の表面に平行な方向から、前記各干渉縞の向きが基板の表面に対して所定の傾斜角をなすように照射することにより、該液晶の一部領域を露光し、液晶を硬化する第三工程と、
前記第三工程後の前記液晶に対して電圧の印加を終了し、前記第三工程で硬化されていない部分の液晶の配向を基板と平行方向に揃える第四工程と、
前記第四工程後に前記液晶の全域を露光し、全ての液晶を硬化して液晶膜とする第五工程と、を含む光学素子の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の光学素子の製造方法において、
前記所定のピッチをｄ、前記光学素子を実装した装置で用いられる直線偏光の波長をλ、前記直線偏光の前記光学素子における入射角をθ、液晶膜の屈折率をｎとすると、該ピッチｄは、以下の式（１）、
2004233741.tif 000006
によって求められる光学素子の製造方法。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載の光学素子の製造方法において、
前記所定の傾斜角は、前記光学素子を実装した装置で用いられる直線偏光の前記光学素子に対する屈折角の略半分に設定される光学素子の製造方法。
【請求項９】
請求項６から請求項８のいずれかに記載の光学素子の製造方法において、
前記液晶は、二枚の透明電極基板によって挟持されており、
前記第二工程において、前記液晶は、前記透明電極基板を介して全面に電圧が印加される光学素子の製造方法。
【請求項１０】
請求項６から請求項９のいずれかに記載の光学素子の製造方法において、
前記液晶には、紫外光硬化材料が混ぜられており、
前記第三工程および前記第五工程の露光に使用される光は紫外光である光学素子の製造方法。
【請求項１１】
光源から発振された光束が所定の角度で第一端面に斜入射する請求項１から請求項５に記載の光学素子と、
前記光学素子における前記第一端面と逆の端面側に配設され、前記光学素子を介して入射する光束を所定の情報に対応して変調する反射液晶素子と、
前記反射液晶素子で反射され、前記光学素子を垂直に透過した光束をスクリーン上に投影する投影レンズと、を有することを特徴とする投影光学系。
【請求項１２】
互いに平行な第一端面と第二端面を有する光学素子であって、
片面を前記第一端面とする板状の第一の透明基板と、
該第一端面に対して分子配列が一律に平行方向を向いた第一の異方性高分子物質と、
該第一端面に対して分子配列が一律に垂直方向を向いた第二の異方性高分子物質と、を有し、
前記第一および第二の異方性高分子物質は、前記第一端面に沿った方向に所定間隔ごとに交互に密着して多数配列され、
配列状態にある多数の前記第一および第二の異方性高分子物質は、前記第一の透明基板における前記第一端面と逆の面上に固着され、
各異方性高分子物質間の境界面はどれも、前記第一端面の法線に対して所定の角度で一律に傾斜していることを特徴とする光学素子。
【請求項１３】
請求項１２に記載の光学素子は、
前記第一の透明基板と平行であって所定の間隔の空間が形成されるように配置され、片面を前記第二端面とする板状の第二の透明基板をさらに有し、
前記多数配列された異方性高分子物質の群は、前記空間に充填されていることを特徴とする光学素子。
【請求項１４】
請求項１２または請求項１３に記載の光学素子において、前記第一の異方性高分子物質の分子配列は、前記各境界面と前記第一の透明基板との交線に対して垂直であることを特徴とする光学素子。
【請求項１５】
請求項１２から請求項１４に記載の光学素子において、
前記各異方性高分子物質は、配向を所定の方向に向けた状態で硬化させた液晶であることを特徴とする光学素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、入射する光束の偏光状態に応じた回折機能を有する光学素子であって、特に液晶プロジェクタの投影光学系に好適な光学素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶プロジェクタや光ヘッド装置等で使用される光束分岐手段として、入射光束の偏光状態に応じて該入射光束を反射あるいは透過させる偏光ビームスプリッタプリズムが知られている。例えば液晶プロジェクタは、スクリーンへ像を投影する投影レンズと反射液晶素子との間に光束分岐手段としての偏光ビームスプリッタプリズムを配設する。なお液晶プロジェクタに使用される液晶素子は、投影される像の明るさや駆動回路の高速処理といった点から、透過型液晶素子から反射型液晶素子が主流となっている。
【０００３】
しかし、偏光ビームスプリッタプリズムは、比較的大型な部材であるため配置スペースが制約される、あるいは高価であるといった点が指摘されていた。そのため近年、光ヘッド装置については偏光ビームスプリッタプリズムに代えて高分子液晶を使用した偏光性ある回折素子が用いられるようになっている。
【０００４】
偏光性回折素子は、例えば以下に示す特許文献１に開示される製造方法によって製造される。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−２１１９０５号公報
【０００６】
特許文献１には、光ヘッド装置に好適な偏光性回折素子が開示される。具体的には、特許文献１は、高分子液晶の配向を基板面と平行な方向に整えて硬化した高分子液晶薄膜に凹凸の回折格子を形成することによりどの場所に入射した光束に対しても一様に高い回折効率を有する偏光性回折素子を製造している。しかし、上記のような製造方法は工程数が多く煩雑である。そこで、以下の非特許文献１に示すような偏光性回折素子が提案されている。
【０００７】
【非特許文献１】
佐藤弘昌他３名（旭硝子株式会社），「高分子液晶を用いた偏光性回折素子」，信学技報，社団法人電子情報通信学会，１９９８年，ｐ．７〜ｐ．１４
【０００８】
非特許文献１に開示される偏光性回折素子は、高分子液晶を挟持する２枚の基板の両面に電極格子を設けて電界を発生させることにより、液晶の配向方向を周期的に変調した状態で液晶を硬化する。これにより、偏光方向により回折効率の異なる回折素子が形成される。非特許文献１によれば、特許文献１に比べ液晶薄膜に回折格子を設ける工程等を行わずにすむ点に着目すれば、比較的簡易に偏光性回折素子を製造できるといえる。
【０００９】
しかし、非特許文献１に開示される製造方法では、回折パタンに適合する電極格子を別途作製しなくてはならないため、結果として工程が煩雑となり、コスト高につながってしまう。さらに、電極格子は所定ピッチ以上微細にすることは作製工程上略不可能であり、搭載する装置で使用される様々な光の波長オーダーに対応することができないという問題がある。
【００１０】
さらに、特許文献１および非特許文献１の偏光性回折素子は、どちらもその構造上、直角に入射（つまり入射角０°で入射）する所定の直線偏光を、正の回折次光と負の回折次光とに分割してしまう（例えば、特許文献１段落００３８参照）。そのため、該偏光性回折素子を液晶プロジェクタの光束分岐手段として使用した場合、正負いずれか一方の回折次光のみを投影レンズに入射させる設計にせざるを得ず、十分な光量の光束を投影レンズに入射させることができない。つまり、偏光性回折素子を介したときの光量の損失が大きく、明るい像がスクリーンに投影されないので実用的ではない。近年、液晶プロジェクタが広く使用されるにつれて、液晶プロジェクタにおける偏光ビームスプリッタプリズムの代替手段として最適な偏光性回折素子の実現が要望されていた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は上記の事情に鑑み、安価でかつ配置スペースの制約の少なくかつスクリーンに明るい像を投影することができる液晶プロジェクタの光束分岐手段として最適な光学素子とその簡易な製造方法、さらには該光学素子を搭載した投影光学系を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
そこで上記課題を解決すべく、請求項１に記載の光学素子は、所定の入射角α（但し０°＜α＜９０°）で第一端面に斜入射した第一の直線偏光を該第一端面と平行でかつ反対側にある第二端面から射出角０°で射出させ、かつ一方の端面に入射角０°で入射した第二の直線偏光を他方の端面から射出角０°で射出させるように液晶が配向された液晶膜を両端面の間に有することを特徴とする。
【００１３】
請求項１に記載の光学素子は、光束を分岐するために所定の配向状態にある液晶膜を使用する。従って請求項１に記載の光学素子は、偏光ビームスプリッタよりも、薄型かつ小型化が可能である。該光学素子は配置スペースの制約が少ないため、液晶プロジェクタ等の装置全体の小型化に寄与することができる。
【００１４】
さらに、液晶の分子配向を上記のように構成することにより、従来光ヘッド装置用として使用されていた偏光性回折素子と異なり、所定の偏向方向以外の方向に光が漏れるおそれがなくなる。つまり、偏向の際の光量の損失が低減されるため、液晶プロジェクタからスクリーン上には明るい像を投影することができる。このように、請求項１の光学素子は、液晶プロジェクタの光束分岐手段に好適な素子といえる。
【００１５】
請求項１に記載のような光束分岐を可能にするためには、液晶膜を、両端面に対して平行方向に液晶が配向された第一領域と、垂直方向に液晶が配向された第二領域とが所定ピッチで周期的に並んでおり、第一領域と第二領域の境界面が、各端面の法線に対して所定角度だけ傾くように構成すると良い（請求項２）。
【００１６】
より具体的には、所定ピッチをｄ、第一の直線偏光の第一端面入射時における屈折角をθ、各直線偏光の波長をλ、液晶膜の屈折率をｎとすると、所定ピッチｄは以下の式（１）、
2004233741.tif 000003
によって求められる（請求項３）。また、所定角度は、第一の直線偏光の第一端面入射時における屈折角の略半分に設定される（請求項４）。
【００１７】
請求項５に記載の発明によれば、上記第一の直線偏光をＳ偏光として設計することが好ましい。
【００１８】
上記のような特徴を有する光学素子は、以下の製造方法によって製造される。すなわち、請求項６に記載の製造方法は、２枚の基板に挟持された液晶の配向を一様に各基板と平行方向に揃える第一工程と、第一工程後の液晶の全域に対して、一方の基板から他方の基板に向かう方向の電圧の印加を開始する第二工程と、第二工程後の液晶に対して、干渉縞が所定のピッチで周期的に発生する干渉光を、該基板の表面に平行な方向から、前記各干渉縞の向きが基板の表面に対して所定の傾斜角をなすように照射することにより、該液晶の一部領域を露光し、液晶を硬化する第三工程と、第三工程後の液晶に対して電圧の印加を終了前記第三工程で硬化されていない部分の液晶の配向を基板と平行方向に揃える第四工程と、第四工程後に液晶の全域を露光し、全ての液晶を硬化して液晶膜とする第五工程と、を含む。
【００１９】
このように干渉光を用いることにより、干渉の度合いを変化させるだけで、液晶プロジェクタ等の装置において使用される光束の波長オーダーに対応したピッチの回折構造を容易に形成することができる。従って上記の製造方法によれば、従来の偏光性回折素子の製造時に必要不可欠であった、透明基板への電極パタンの成膜という複雑かつ高い精度が要求される工程が不要となる。つまり、請求項６に記載の発明は、従来に比べ、より安価かつ簡易な製造方法となっている。
【００２０】
請求項１１に記載の発明によれば、投影光学系を、光源から発振された光束が所定の角度で第一端面に斜入射する上記の光学素子と、光学素子における第一端面と逆の端面側に配設され、該光学素子を介して略垂直に入射する光束を所定の情報に対応して変調する反射液晶素子と、該反射液晶素子で反射され、光学素子を垂直に透過した光束をスクリーン上に投影する投影レンズとから構成することができる。上記特徴を有する光学素子を使用した投影光学系であれば、光束分岐時に光量の損失を最小限に抑えることができるため、明るい像を投影することができるという反射液晶素子の利点の実効性を高めることができる。
【００２１】
なお、本発明に係る光学素子は、別の観点から、互いに平行な第一端面と第二端面を有する光学素子であって、片面を前記第一端面とする板状の第一の透明基板と、該第一端面に対して分子配列が一律に平行方向を向いた第一の異方性高分子物質と、該第一端面に対して分子配列が一律に垂直方向を向いた第二の異方性高分子物質と、を有し、第一および第二の異方性高分子物質は、第一端面に沿った方向に所定間隔ごとに交互に密着して多数配列され、配列状態にある多数の第一および第二の異方性高分子物質は、第一の透明基板における第一端面と逆の面上に固着され、各異方性高分子物質間の境界面はどれも、第一端面の法線に対して所定の角度で一律に傾斜した構成になっている（請求項１２）。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１は本実施形態の偏光性回折素子１０の概略構成を表す側面図である。偏光性回折素子１０は、二枚の透明電極基板１、２、および液晶膜３から構成される。二枚の透明電極基板１、２は、所定幅の空間をあけて互いに平行に配設される。各透明電極基板１、２は、ガラス製でもプラスチック製でもよい。本実施形態では環境変化による影響が小さいガラス製の基板を使用する。また、各透明電極基板１、２は、全面に電極が形成されている。液晶膜３は、各基板１、２間に形成された空間に設けられて、ちょうど各基板１、２によって挟持された状態にある。
【００２３】
図１では便宜上、液晶膜３内の分子を複数の線分形状で示す。該線分形状の延出方向が液晶の配向である。図２においても同様である。液晶膜３は、液晶が基板１、２と平行な方向（水平方向）に配向された平行配向領域３ｈと、液晶が基板１、２に対して直交する方向（垂直方向）に配向された垂直配向領域３ｐとを有している。各領域３ｈ、３ｐは、所定ピッチｄで周期的に配設されている。また各領域３ｈ、３ｐは、各基板１、２の法線Ｎに対して所定角度β傾いた境界面Ｓによって区切られている。境界面Ｓはあくまでも仮想の面であって、実際の液晶膜３には表れないが、図１では説明の便宜上、破線で示す。
【００２４】
次に、図２を参照しつつ、上記構成の偏光性回折素子１０の製造方法を説明する。図２Ａ〜図２Ｆは、偏光性回折素子１０の該製造方法の各工程を表す図である。
【００２５】
まず図２Ａに示すように、透明電極基板１に液晶３’を略均一の厚みをもって塗布する。液晶３’は、ポリイミドやポリアミド等の樹脂に紫外線硬化剤が練りこまれたものを使用する。そして、液晶３’に対してラビング処理を施し、液晶３’内の各液晶分子の配向を水平方向に揃える（第一工程）。水平方向は図２中ではＸ方向として表される。
【００２６】
次いで図２Ｂに示すように、ラビング処理された液晶３’に透明電極基板２を圧着する。透明電極基板２を圧着する際には、液晶３’を挟んで対向する各基板１、２間の間隔がどこでも一定になるように、図示しない所定のスペーサ等が用いられる。これにより、偏光性回折素子１０の外形が完成する。
【００２７】
偏光性回折素子１０の外形が完成すると、続いて液晶３’の加工を行う。まず図２Ｃに示すように、透明電極基板１、２間に電圧を印加する（第二工程）。上記のとおり透明電極基板１、２は、略全面に電極が配設されている。従って、液晶３’の全域に電圧が印加される。よって図２Ｃに示すように、液晶３’の全ての液晶分子の配向が垂直方向に変化する。垂直方向は、各図中ではＹ方向として表される。
【００２８】
次いで図２Ｄに示すように、電圧が印加されている状態の液晶３’を部分的に露光する（第三工程）。第三工程ではまず、図示しない干渉光学系から紫外域の干渉光を液晶３’に照射する。詳しくは、図示しない干渉光学系は、干渉縞が所定のピッチで周期的に表れるような干渉光を生成する。該干渉光学系は、透明電極基板１の表面に平行な方向、すなわち図２紙面に対して直交する方向から液晶３’に干渉光を照射するような位置に配置される。生成された干渉光は、干渉縞の向きが透明電極基板１の表面に対して所定の傾斜角をなすように照射される。
【００２９】
液晶３’において、干渉光の強度の高い成分により露光された領域は、液晶分子が垂直に配向された状態で硬化して垂直配向領域３ｐとなる。図２Ｄでは、干渉光の強度の高い成分を斜線領域で示す。
【００３０】
なお、該干渉光の強度の低い成分は液晶３’を硬化させるには強度が足りない。そのため、液晶３’において、干渉光の強度の低い成分により照明された領域は、第三工程では硬化せず後述する後工程によって水平配向領域３ｈとなる。このように本実施形態では干渉光の成分の強弱、つまり干渉縞を用いることにより、周期的に並んだ二つの異なる配向領域３ｈ、３ｐを形成する。従って、液晶３’に入射する干渉縞がなす所定の傾斜角は、各境界面Ｓが各透明電極基板１、２の法線Ｎに対してなす角度βと一致する。また、第三工程において使用される干渉光が形成する干渉縞の明暗のピッチは、垂直配向領域３ｈと水平配向領域３ｐのピッチｄとなる。
【００３１】
図３は、液晶３’において規定される各角度を表す説明図である。所定の傾斜角、つまり角度βは、製造された偏光性回折素子１０が装備される液晶プロジェクタにおいて用いられる光束が偏光性回折素子１０に屈折角θをなすように入射した（つまり、入射角αで入射した）場合に射出角０°で射出されるような角度に設定される。つまり、所定の傾斜角（角度β）は、屈折角θの半分に設定される。また干渉縞の明暗のピッチ、つまりピッチｄは、製造された偏光性回折素子１０が装備される液晶プロジェクタにおいて用いられる光束の波長をλ、液晶膜の屈折率をｎとすると、以下の式（１）によって求められる。
2004233741.tif 000004
【００３２】
第三工程において、露光された領域が完全に硬化すると、続いて電圧の印加を終了する（第四工程）。図２Ｅに示すように、電圧の印加を終了すると、液晶３’における硬化されていない領域の液晶の配向が水平方向に戻る。この状態で、液晶３’の全域を紫外光で露光する（第五工程）。第五工程の全面露光により、第四工程で未硬化だった領域、換言すれば第五工程によって液晶の配向が水平方向になった領域も完全に硬化し、液晶膜３が形成される。これにより水平配向領域３ｈが形成される。
【００３３】
以上の各工程を経て、図１に示す液晶膜３を有する偏光性回折素子１０が製造される。次に、偏光性回折素子１０を光束分岐手段として使用する液晶プロジェクタの投影光学系について説明する。
【００３４】
図４は、上記構成の偏光性回折素子１０を備える液晶プロジェクタの投影光学系１００の概略構成図である。図４に示すように、投影光学系１００は、偏光性回折素子１０、光源部２０、反射液晶素子３０、偏光板４０、投影レンズ５０を有する。光源部２０は、投影光学系１００を構成する他の光学部材の配置関係上、照射した光束が偏光性回折素子１０に斜入射するような位置に配設されている。すなわち光源部２０から照射された光束は、偏光性回折素子１０の第一端面１０Ａに所定の入射角α（但し、０°＜α＜９０°）で入射する。なお、光源部２０から照射される光束はＳ偏光である。
【００３５】
なお以下の説明では、便宜上、各基板１、２での屈折現象は考慮しないものとする。従って、偏光性回折素子１０に関する角度は、特段の記載がない限り、液晶膜３に対する角度である。例えば、上記の入射角αは、各基板２に対する入射角ではなく、液晶膜３に対する入射角である。
【００３６】
偏光性回折素子１０に入射した光束は、第一端面１０Ａにおいて屈折角θで屈折し、液晶膜３の垂直配向領域３ｐによって偏向される。そして入射光束は、第一端面１０Ａの反対側の端面（第二端面）１０Ｂから射出角０°で射出される。
【００３７】
偏光性回折素子１０から射出された光束は、反射液晶素子３０に略垂直に入射する。反射液晶素子３０に入射した該光束は該素子３０の反射面で反射する。ここで、反射光束の偏光状態は、入射光束の偏光状態が９０°回転したＰ偏光となる。Ｐ偏光の反射光束は、反射液晶素子３０から射出された後、偏光性回折素子１０の第二端面３Ｂに入射する。なお、図４では、便宜上、反射液晶素子３０において、入射光と反射光（射出光）とを異なる光路で示しているが、実際には反射光は入射光と略同一光路を戻る。
【００３８】
偏光性回折素子１０に入射した反射光束は、水平配向領域３ｈを透過する。つまり該反射光束は、偏光性回折素子１０では屈折することなく第一端面１０Ａから射出角０°で射出される。偏光性回折素子１０からの射出光束は、偏光板４０を介して投影レンズ５０に入射する。偏光板４０は、反射液晶素子３０から導かれた光束の光量を調整するとともに、迷光を防止するために設けられている。投影レンズ５０を透過した光束は、図示しないスクリーン上に結像する。
【００３９】
ここで、液晶膜３における各領域３ｈ、３ｐ間のピッチｄは、式（１）に示したとおり、入射光束の波長に基づいて設定されている。また、各領域の境界面Ｓと各基板１、２の法線Ｎがなす角βは屈折角θの半分に設定されている。よって、光源部２０からの光束（Ｓ偏光）は、液晶膜３において第二端面１０Ｂに直交する方向以外の方向に偏向されることはほとんどない。つまり光源部２０からの光束は、光量を損失することなく、反射液晶素子３０に正確に導かれる。また、反射液晶素子３０からの反射光束（Ｐ偏光）は、液晶膜３において屈折作用を受けることなく、第一端面１０Ａに直交する方向に導かれる。つまり、非常に明るい像がスクリーン上に投影される。
【００４０】
以上が本発明の実施形態である。本発明にかかる光学素子、および該素子を備える投影光学系は、上記の実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形を行っても同様の効果を奏する。
【００４１】
例えば、上記実施形態では、光源部２０からの光束はＳ偏光であると説明したが、Ｐ偏光であってもよい。また、本発明にかかる光学素子は、光ヘッド装置における光束分岐手段としても使用することができる。また、偏光性回折素子の製造方法において、上記実施形態では透明電極基板２を圧着することにより液晶３’が二枚の基板１、２によって挟持される構成としたが、他の工程によって該構成にしてもよい。例えば、予め各基板１、２を所定幅の空間をあけて組み合わせておき、該空間に液晶３’を注入することが可能である。
【００４２】
また、本発明に係る光学素子は、必ずしも透明電極基板を二枚必要とするものではない。例えば、液晶が完全に硬化した後、圧着した片側の透明電極基板を取り外す変形も可能である。該変形によれば、光学素子をさらに薄型化させることができる。つまり、投影光学系をより一層小型化させることができる。さらには、液晶が完全に硬化した後、該液晶を挟持していた二枚の透明電極基板を取り外すことも可能である。この場合、強度を保証するために、残った液晶膜を反射液晶素子の入射端面に直接接合することが望ましい。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように、本発明の製造方法によれば、干渉光を使用して液晶の配向方向を周期的に変調することにより、液晶膜が回折構造を有する光学素子が製造される。これにより、従来の製造方法では必須工程であった、電極パタンの透明基板へのプリントという手間が省ける。しかも、干渉光の干渉の度合いを変化させることにより、液晶プロジェクタ等の装置において使用される光束の波長オーダーに対応したピッチの回折構造を容易に形成することができる。よって、従来の製造方法よりも安価かつ簡易に光学素子を製造することができる。
【００４４】
また、従来の製造方法であれば、周期的に並んだ配向が異なる領域を透明基板の法線に対して傾けて配設する構成の製造は不可能であった。しかし、本発明の製造方法によれば、露光時に使用する干渉光を光学素子に対して所定角度傾けることにより、上記構成を容易に製造することができる。このように、周期的に並んだ配向が異なる領域を透明基板の法線に対して傾けて配設する構成を持つ光学素子は、液晶プロジェクタの投影光学系のように、構成上、光源からの光束を光学素子に斜入射させる装置に非常に適した光束分岐手段となる。
【００４５】
また、本発明にかかる光学素子は、従来の偏光ビームスプリッタに比べ配置スペースをとらないため、液晶プロジェクタ等の装置全体を設計する際の自由度が極めて高い。しかも、光束分岐手段として使用しても光量の損失が極めて少ないため、これを反射液晶板と組み合わせて使用すれば、より一層明るい像をスクリーンに投影することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の偏光性回折素子の概略構成を表す側面図である。
【図２】本発明の実施形態の偏光性回折素子の製造方法に関する説明図である。
【図３】本発明の実施形態の液晶において規定される各角度を表す説明図である。
【図４】本発明の実施形態の偏光性回折素子を備えた投影光学系の概略構成図である。
【符号の説明】
１０  偏光性回折素子
１、２  透明電極基板
３  液晶膜
２０  光源部
３０  反射液晶板
１００  投影光学系
【図１】
2004233741.tif 000007
【図２】
2004233741.tif 000008
【図３】
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【図４】
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