(57)【要約】【課題】従来のプリポラライザーは、偏光膜とミラー膜を施したプリズムアレイを製作した後に、所定の位置に１／２波長板を接着固定していたため、製造工程が複雑となり、製造コストが上昇していた。そこで、製造コストの安いプリポラライザーを提供することを目的とする。【解決手段】プリポラライザー５は、第一のガラス平行四辺形柱７と１／２波長板８と第二のガラス平行四辺形柱９から成る複合プリズムを複数個連結したプリズムアレイであってその両端をガラス三角柱６、６により挟み込んでいる。一方、第一のガラス平行四辺形柱７は、第二のガラス平行四辺形柱９と接触する面にミラー膜１０を形成しており、又、１／２波長板８に接触する面に偏光膜１１を形成している。第二のガラス平行四辺形柱９は、第一のガラス平行四辺形柱７と接触する面にミラー膜１２を形成している。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の偏光方向と第二の偏光方向の光を入射し、第二の偏光方向の光を第一の偏光方向の光に変換して、出射光を同一の偏光方向の光に揃える機能を有したプリポラライザーにおいて、
第一の平行四辺形柱と第二の平行四辺形柱とを一組の光素子ブロックとし、該光素子ブロックを複数組同一方向に配置して互いに相対する傾斜面同士を接続固定した構造のプリズムアレイであって、
前記第一の平行四辺形柱と第二の平行四辺形柱との間に１／２波長板を挟み込んだことを特徴とするプリポラライザー。
【請求項２】
前記第一の平行四辺形柱は、４５°の角度で傾斜しており、該第一の平行四辺形柱は、光の入出射面を両面ポリッシュの後、傾斜面の片面にはミラー膜を形成しており、該第一の平行四辺形柱の傾斜面の他面には、偏光膜を形成したことを特徴とする請求項１記載のプリポラライザー。
【請求項３】
前記第二の平行四辺形柱は、４５°の角度で傾斜しており、該第二の平行四辺形柱は、光の入出射面を両面ポリッシュの後、傾斜面の片面には、ポリッシュ面を露出しており、該第二の平行四辺形柱の傾斜面の他面には、ミラー膜を形成したことを特徴とする請求項１記載のプリポラライザー。
【請求項４】
前記光素子ブロックは、第一の平行四辺形柱に形成した偏光膜面と１／２波長板の片面を接合し、１／２波長板の他面に第二の平行四辺形柱のポリッシュ面を接合したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のプリポラライザー。
【請求項５】
前記第一の偏光方向はＳ偏光であり、前記第二の偏光方向はＰ偏光であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のプリポラライザー。
【請求項６】
第一の偏光方向と第二の偏光方向の光を入射し、第二の偏光方向の光を第一の偏光方向の光に変換して、出射光を同一の偏光方向の光に揃える機能を有したプリポラライザーの製造方法において、
プレートの両面をラップポリッシュの後、片面にミラー膜を成膜すると共に他面には偏光膜を成膜した第一のプレートを形成する工程と、
プレートの両面をラップポリッシュの後、片面にミラー膜を成膜すると共に他面はポリッシュ面のままとした第二のプレートを成膜する工程と、
前記第一のプレートに成膜したミラー膜面側の表面には、前記第二のプレートに成膜したミラー膜面側を、第一のプレート、及び第二のプレートの端縁を結ぶ平面と、第一のプレート、及び第二のプレートの板面と間の形成角度が４５°の傾斜角度となるようにずらして接着剤を用いて積層し、次に、前記第二のプレートのポリッシュ面側と、第一のプレートに成膜した偏光膜面側との間に１／２波長板を挟み込み込んだ後、第二のプレート、及び第一のプレートの端縁を結ぶ平面と、第二のプレート、及び第一のプレートの板面と間の形成角度が４５°の傾斜角度となるように夫々をずらして接着剤を用いて積層し、以降これを繰り返すことにより、階段状の積層体を形成する工程と、
前記階段状の積層体の側面を、４５°に傾斜した角度で所定の幅により切断機を用いて切断し、複数の積層分割体を形成する工程と、
前記積層分割体の切断面の両面をラップポリッシュする工程と、
前記ラップポリッシュした積層分割体を、積層面に対して直角に所定の幅で切断機を用いて切断しプリポラライザーを完成する工程とを含んだことを特徴とするプリポラライザーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプリポラライザーとその製造方法に関し、特に液晶プロジェクタなどに使用され、光源の利用効率を高めるために偏光を揃える機能を有するプリポラライザーの低コスト化を進めるための構造とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パソコン等が表示する画面を直接スクリーンに投写可能な液晶プロジェクタは、プレゼンティション等の用途を目的に広く普及しつつあり、その需要は飛躍的に拡大している。そのため、液晶プロジェクタは、量産化の推進や低コスト化が求められている。
液晶プロジェクタには、効率よく光エネルギーを利用するためにプリポラライザーが内蔵されており、ハロゲンランプ等を用いた光源が出射する所定の光線を、偏光変換して液晶パネルに入射する光線の偏光を揃える機能を備えている。
【０００３】
図４に、特開平１１−８４３１８号公報に開示された従来のプリポラライザーの構成例を示す。プリポラライザー１は、プリズムアレイの斜面に偏光膜２とミラー膜３とを交互に配置し、偏光膜２を光線が透過して出射する位置に１／２波長板４を配した構造である。図４の機能を説明すると、ハロゲンランプ等の光源から放出される光線は、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分とを含んでおり、プリポラライザー１の入射光として入力される。ここで、液晶パネルを使用した画面の投写に必要な光線は、ある一方の偏光成分のみであるため、効率よく光のエネルギーを使用できるようプリポラライザー１を用いて不要な偏光成分を偏光させ、出射光の偏光を揃えるよう機能させる。
【０００４】
そのため、プリポラライザー１に入力された入射光は、偏光膜２においてＰ偏光成分は透過して１／２波長板４に入力され、偏光面を９０ｄｅｇ回転させてＳ偏光を出射する。一方、プリポラライザー１に入力された入射光に含まれるＳ偏光成分は、偏光膜２において直角に反射され、更にミラー膜３において直角に反射されてＳ偏光として出射する。従って、プリポラライザー１から出力される出射光は、Ｓ偏光に揃えられ、このＳ偏光を用いて液晶画面を投写することにより、効率のよい光エネルギーの利用が図られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のプリポラライザーは、偏光膜とミラー膜を施したプリズムアレイを製作した後に、所定の位置に１／２波長板を接着固定していたため、製造工程が複雑となり、製造コストが上昇して問題となっていた。
本発明は上述したような問題を解決するためになされたものであって、製造コストの安いプリポラライザーを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明に係わるプリポラライザーとその製造方法は、以下の構成をとる。
請求項１記載のプリポラライザーは、第一の偏光方向と第二の偏光方向の光を入射し、第二の偏光方向の光を第一の偏光方向の光に変換して、出射光を同一の偏光方向の光に揃える機能を有したプリポラライザーにおいて、第一の平行四辺形柱と第二の平行四辺形柱とを一組の光素子ブロックとし、該光素子ブロックを複数組同一方向に配置して互いに相対する傾斜面同士を接続固定した構造のプリズムアレイであって、前記第一の平行四辺形柱と第二の平行四辺形柱との間に１／２波長板を挟み込むよう構成する。
【０００７】
請求項２記載のプリポラライザーは、前記第一の平行四辺形柱が、４５°の角度で傾斜しており、該第一の平行四辺形柱は、光の入出射面を両面ポリッシュの後、傾斜面の片面にはミラー膜を形成しており、該第一の平行四辺形柱の傾斜面の他面には、偏光膜を形成するよう構成する。
【０００８】
請求項３記載のプリポラライザーは、前記第二の平行四辺形柱が、４５°の角度で傾斜しており、該第二の平行四辺形柱は、光の入出射面を両面ポリッシュの後、傾斜面の片面には、ポリッシュ面を露出しており、該第二の平行四辺形柱の傾斜面の他面には、ミラー膜を形成するよう構成する。
【０００９】
請求項４記載のプリポラライザーは、前記光素子ブロックが、第一の平行四辺形柱に形成した偏光膜面と１／２波長板の片面を接合し、１／２波長板の他面に第二の平行四辺形柱のポリッシュ面を接合するよう構成する。
【００１０】
請求項５記載のプリポラライザーは、前記第一の偏光方向はＳ偏光であり、前記第二の偏光方向はＰ偏光であるよう構成する。
【００１１】
請求項６記載のプリポラライザーの製造方法は、第一の偏光方向と第二の偏光方向の光を入射し、第二の偏光方向の光を第一の偏光方向の光に変換して、出射光を同一の偏光方向の光に揃える機能を有したプリポラライザーの製造方法において、プレートの両面をラップポリッシュの後、片面にミラー膜を成膜すると共に他面には偏光膜を成膜した第一のプレートを形成する工程と、プレートの両面をラップポリッシュの後、片面にミラー膜を成膜すると共に他面はポリッシュ面のままとした第二のプレートを成膜する工程と、前記第一のプレートに成膜したミラー膜面側の表面には、前記第二のプレートに成膜したミラー膜面側を、第一のプレート、及び第二のプレートの端縁を結ぶ平面と、第一のプレート、及び第二のプレートの板面と間の形成角度が４５°の傾斜角度となるようにずらして接着剤を用いて積層し、次に、前記第二のプレートのポリッシュ面側と、第一のプレートに成膜した偏光膜面側との間に１／２波長板を挟み込み込んだ後、第二のプレート、及び第一のプレートの端縁を結ぶ平面と、第二のプレート、及び第一のプレートの板面と間の形成角度が４５°の傾斜角度となるように夫々をずらして接着剤を用いて積層し、以降これを繰り返すことにより、階段状の積層体を形成する工程と、前記階段状の積層体の側面を、４５°に傾斜した角度で所定の幅により切断機を用いて切断し、複数の積層分割体を形成する工程と、前記積層分割体の切断面の両面をラップポリッシュする工程と、前記ラップポリッシュした積層分割体を、積層面に対して直角に所定の幅で切断機を用いて切断しプリポラライザーを完成する工程とを含むよう構成する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図示した実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。
本発明においては、製造コストを低減するためにプリズムアレイを製作する工程において、１／２波長板を組み込み可能とする構造とし、プリポラライザーの製造工程を簡素化した。
図１は、本発明に係るプリポラライザーの構造を示す実施例であり、（ａ）は、外観例を示し、（ｂ）は、入射光と出射光の様子を示す。図１（ａ）を説明すると、プリポラライザー５は、第一のガラス平行四辺形柱７と１／２波長板８と第二のガラス平行四辺形柱９から成る複合プリズムを複数個連結したプリズムアレイであってその両端をガラス三角柱６、６により挟み込んでいる。
【００１３】
一方、第一のガラス平行四辺形柱７は、第二のガラス平行四辺形柱９と接触する面にミラー膜１０を形成しており、又、１／２波長板８に接触する面に偏光膜１１を形成している。第二のガラス平行四辺形柱９は、第一のガラス平行四辺形柱７と接触する面にミラー膜１２を形成している。従って、本実施例の如くプリポラライザー５を構成することにより、プリズムアレイを製作する際に、１／２波長板８を同時に組み込むことが出来、製造コストの低減が可能となる。
【００１４】
次に、図１（ｂ）を説明する。入射光に含まれるＳ偏光成分は、プリポラライザー５を構成する第一のガラス平行四辺形柱７に入力されると、入射光に対して４５°に傾斜したミラー膜１０により直角に反射され、反射光に対して４５°に傾斜した偏光膜１１に到達する。偏光膜１１は、Ｓ偏光は反射させると共に、Ｐ偏光は透過する機能を有しており、偏光膜１１に到達した前記Ｓ偏光は、直角に反射され、Ｓ偏光がそのまま出射光となりプリポラライザー５より出力される。
【００１５】
一方、入射光に含まれるＰ偏光は、プリポラライザー５を構成する第一のガラス平行四辺形柱７に入力されると、入射光に対して４５°に傾斜したミラー膜１０により直角に反射され、反射光に対して４５°に傾斜した偏光膜１１に到達する。偏光膜１１においては、Ｐ偏光はそのまま透過し１／２波長板８に入射する。１／２波長板８は、偏光面を９０°回転させることによりＰ偏光をＳ偏光に変換する機能を有しており、１／２波長板８に入力された前記Ｐ偏光は、Ｓ偏光に変換されて第二のガラス平行四辺形柱９に入力する。そこで、入力されたＳ偏光は、入力光に対して４５°に傾斜したミラー膜１２により直角に反射され、出射光としてＳ偏光がプリポララーザー５より出射される。
【００１６】
従って、本実施例におけるプリポラライザー５を用いることにより、入射光に含まれるＰ偏光をＳ偏光に変換して出射することが出来、入射光の偏光をＳ偏光に揃えることから、液晶プロジェクタ等に当該プリポラライザーを用いることにより、効率よく光のエネルギーを使用することが可能となる。
【００１７】
次に、本実施例におけるプリポラライザーについて、その製造方法について説明する。
図２は、本発明に係わるプリポラライザーの第一の製造工程を示す手順例である。図２は、製造工程中の積層体を形成する工程であり、図２（イ）は、積層する各プレートの構成を示し、積層体は第一のプレート１３、第二のプレート１４、及び１／２波長板１５とからなり、第一のプレート１３は、ガラスプレートを両面ポリッシュした後片面にミラー膜１６を成膜し、他面には偏光膜１７を成膜する。第二のプレート１４は、ガラスプレートを両面ポリッシュした後片面のみにミラー膜１８を成膜する。一方、１／２波長板１５は、所定の機能を満足するよう加工されたプレートである。
【００１８】
本実施例においては、前述した各プレートを、第一のプレート１３に成膜したミラー膜１６と第二のプレート１４に成膜したミラー膜１８とが接触するよう積層し、更に、前記第二のプレート１４のポリッシュ面と１／２波長板１５とが接触するよう積層し、１／２波長板１５の他面には、第一のプレート１３に成膜した偏光膜１７が接触するよう積層し、以下同様の積層方法を繰り返す。
【００１９】
そこで、図２（ロ）の工程においては、各プレートを積層する際の具体的方法を示す。図２（ロ）中に示す如く各プレートは、第一のプレート１３と第二のプレート１４と１／２波長板１５とを所定の表面が接触するように繰り返し積層し、その積層形状は、４５°の傾斜を持たせる。即ち、第一のプレート１３に成膜したミラー膜１６面側の図中上方には、第二のプレート１４に成膜したミラー膜１８面側を図中下向きにして、第一のプレート１３、及び第二のプレート１４の端縁を結ぶ平面と、第一のプレート１３、及び第二のプレート１４の板面と間の形成角度が４５°の傾斜角度となるようにずらして積層する。
【００２０】
次に、前記第二のプレート１４のポリッシュ面側と、第一のプレート１３に成膜した偏光膜１７面側との間に１／２波長板１５を挟み込み込んだ後、第二のプレート１４、及び第一のプレート１３の端縁を結ぶ平面と、第二のプレート１４、及び第一のプレート１３の板面と間の形成角度が４５°の傾斜角度となるように夫々をずらして積層し、以降これを繰り返すことにより、階段状の積層体１９を形成する。
【００２１】
次に、各プレートを積層する接着方法について、一例を説明すると、各プレートの接着面には、接着剤としてＵＶ硬化型接着剤を塗布した後、各プレートを加圧して接着剤を均一に展開させた状態で、紫外線光源から紫外線を積層体に照射し、接着剤を硬化させて積層体を貼り合せる方法が一般的に使用されている。
【００２２】
次に、図２（ハ）の工程において、図２（ロ）の工程において形成した積層体１９を、図２（ロ）において記載した４５°の傾斜に沿った点線で示した切断面において、ワイヤーソー等を用いて切断し、複数の積層分割体２０を形成する。各積層分割体２０は、第一の分割プレート２１、第二の分割プレート２２、及び分割１／２波長板２３を積層した構造である。
【００２３】
図３は、本発明に係わるプリポラライザーの第二の製造工程を示す手順例であり、形成した積層分割体から個々のプリポラライザーを完成させる工程を示す。図３（ニ）の工程は、図２（ハ）の工程において形成した積層分割体２０の切断面の両面をラップポリッシュする。
【００２４】
次に、図３（ホ）の工程において、図３（ニ）に記載した点線により示す切断面において、ワイヤーソー等を用いて切断し、複数のプリポラライザーを完成させる。
尚、本実施例における製造方法は、図３（ニ）の工程において、積層分割体を形成した後切断面をラップポリッシュしたままとしたが、ラップポリッシュ面に反射防止膜を施し、光の反射を防止して、効率の優れた光学系を構成させるようにしても良い。
以上説明したように本実施例による製造方法によれば、プリポラライザーは、プリズムアレイの製造時に１／２波長板を組み込むことにより一括製造が可能となる。
【００２５】
【発明の効果】
上述したように請求項１乃至６記載の発明は、プリズムアレイを製造する際に、第一のガラス平行四辺形柱と第二の平行四辺形柱間に１／２波長板を挟み込むことにより一括製造することが出来、製造コストの低減に著しい効果を発揮することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るプリポラライザーの構造を示す実施例である。
【図２】本発明に係わるプリポラライザーの第一の製造工程を示す手順例である。
【図３】本発明に係わるプリポラライザーの第二の製造工程を示す手順例である。
【図４】特開平１１−８４３１８号公報に開示された従来のプリポラライザーの構成例を示す。
【符号の説明】
１・・プリポラライザー、          ２・・偏光膜、
３・・ミラー膜、                  ４・・１／２波長板、
５・・プリポラライザー、          ６・・ガラス三角柱、
７・・第一のガラス平行四辺形柱、  ８・・１／２波長板、
９・・第二のガラス平行四辺形柱、１０・・ミラー膜、
１１・・偏光膜、                  １２・・ミラー膜、
１３・・第一のプレート、          １４・・第二のプレート、
１５・・１／２波長板、            １６・・ミラー膜、
１７・・偏光膜、                  １８・・ミラー膜、
１９・・積層体、                  ２０・・積層分割体、
２１・・第一の分割プレート、      ２２・・第二の分割プレート、
２３・・分割１／２波長板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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