【手続補正書】
【提出日】平成22年6月16日(2010.6.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
３板式プロジェクタにおいて、色分解光学系での色分解を可能とするために、光源からの白色無偏光光を偏光方向が互いに異なる２つの波長成分（例えば、緑のＰ偏光と、赤及び青のＳ偏光）を生成する照明光学系を有するものが、特許文献１に開示されている。この照明光学系では、光源からの白色無偏光光を、偏光プリズムの偏光分離面で赤及び緑のＳ偏光と青のＰ偏光とに分離し、さらに１／２波長板で青のＰ偏光をＳ偏光に変換する。そして、赤、緑及び青のＳ偏光は偏光変換ダイクロイックミラーに入射し、ここで緑のＳ偏光のみがＰ偏光に変換されて、緑のＰ偏光と赤及び青のＳ偏光が色分解光学系に向かう。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明は、光の利用効率の低下を抑えつつ、コンパクトな構成で、無偏光光から偏光方向及び波長領域が異なる複数の光成分を生成できるようにした波長選択性偏光変換素子及びこれを備えた照明光学系、光学ユニット及び画像投射装置を提供する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
１０１は、白色（ほぼ白色）の無偏光状態の光束（無偏光光）を発する超高圧水銀放電管等の光源、１０２は光源１０１からの光束を平行光束化するリフレクタである。光源１０１及びリフレクタ１０２は、光源ランプとして一体で光学ユニットに対して交換可能であり、それ自体は光学ユニットを構成しない。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
１０３は第１のレンズアレイ、１０４は第２のレンズアレイ、１０６は波長選択性偏光変換素子としてのダイクロイック偏光変換アレイである。１０７は集光光学系としてのコンデンサーレンズである。第１のレンズアレイ１０３〜コンデンサーレンズ１０７により照明光学系が構成される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
光源１０１からリフレクタ１０２を介して照明光学系に入射した白色無偏光光は、第１のフライアイレンズ１０３によって複数の光束に分割される。該複数の光束は、第２のフライアイレンズ１０４を介してダイクロイック偏光変換アレイ１０６に入射する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
また、ダイクロイックミラー１１７で反射したＲ光は、ＲＢ用ＰＢＳ１０８で反射し、１／２位相板１１４を通過してＲ用画像形成素子１１１に入射する。Ｒ用画像形成素子１１１にて原画に応じて変調及び反射されたＲ光は、１／２位相板１１４を再度通過してＰ偏光としてＲＢ用ＰＢＳ１０８に入射し、該ＲＢ用ＰＢＳ１０８を透過して色合成プリズム１１６に入射する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
ダイクロイックミラー１１７で反射したＢ光は、ＲＢ用ＰＢＳ１０８を透過し、１／２位相板１１５を通過してＢ用画像形成素子１１２に入射する。Ｂ用画像形成素子１１２にて原画に応じて変調及び反射されたＢ光は、１／２位相板１１５を再度通過してＳ偏光としてＲＢ用ＰＢＳ１０８に入射し、該ＲＢ用ＰＢＳ１０８で反射して色合成プリズム１１６に導かれる。
【手続補正８】
【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】
図中の１は偏光分離アレイ部（第１の素子部）であり、２はダイクロイックアレイ部（第２の素子部）である。３はダイクロイックアレイ部２の射出面側に設けられた１／２位相板であり、４は偏光分離アレイ部１の入射面側に設けられた遮光マスクである。なお、図には、偏光分離アレイ部１とダイクロイックアレイ部２とが分離された状態で示されているが、実際にはこれらは接着等によって一体化されて１つの素子として取り扱われる。本実施例のダイクロイック偏光変換アレイ１０６は、光入射側から順に、偏光分離膜（偏光分離面）１３、ダイクロイック膜（ダイクロイック面）２３及び１／２位相板（１／２波長板）３が配置されたダイクロイック偏光変換アレイである。
【手続補正９】
【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】
ここで、偏光分離膜１３、ダイクロイック膜２３及び１／２位相板３は、光入射方向（図中の左側から右側）に直交する方向（第１の方向、図中の上下方向）に沿って複数個ずつ配置されている。また、偏光分離膜１３、ダイクロイック膜２３それぞれは、光入射方向に対しても、光入射方向に直交する方向に対しても傾いて（４５度傾いて）配置されている。１／２位相板３は、光入射方向と直交するように（光入射方向と直交する方向に対して平行に）配置されている。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
また、偏光分離面、ダイクロイック面は、膜構造に限らず微細な周期構造体によって構成されていても構わないし、その他の構成であっても構わない。また、１／２位相板は、板状の素子では無く、膜でも（単層膜でも多層膜でも）構わないし、微細な周期構造体によって構成されていても構わない。
【手続補正１１】
【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】
偏光分離アレイ部１は、入射面１１と該入射面１１に平行な射出面１２とを有する。入射面１１と射出面１２との間には、それぞれ入射面１１に対して４５°の角度をなす複数の偏光分離膜１３と複数の反射膜（反射面）１４が光入射方向に対して直交する方向（第１の方向）に交互に、かつ互いに平行に設けられている。入射面１１のうち複数の偏光分離膜１３に入射する光が通る複数のスリット状の開口領域Ｃ以外の各領域には、遮光マスク４が貼り付けられている。ここで、遮光マスク４は、前述の１／２位相板と同様に、光入射方向に直交する方向に沿って複数個配置されている。更に、これらの遮光マスク４はそれぞれ、光入射方向に直交する方向に対して平行に配置されている。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
偏光分離アレイ部１における偏光分離膜１３と反射膜１４間のピッチｂと、ダイクロイックアレイ部２におけるダイクロイック膜２３間のピッチａは互いに等しい。そして、偏光分離アレイ部１の射出面１２のうち偏光分離膜１３を透過した光が射出するスリット状の開口領域Ｂと、ダイクロイックアレイ部２の入射面２１におけるこの光が入射するスリット状の開口領域Ａとは、互いに対向するように近接している。また、偏光分離アレイ部１の射出面１２のうち偏光分離膜１３で反射し、さらに反射膜１４で反射した光が射出するスリット状の開口領域Ｆと、ダイクロイックアレイ部２の入射面２１におけるこの光が入射するスリット状の開口領域Ｈも、互いに対向するように近接している。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
１／２位相板３は、各偏光分離膜１３からの２つの偏光成分のうち一方の偏光成分の偏光方向を他方の偏光成分の偏光方向に一致させる。本実施例では、１／２位相板３は、スリット開口領域Ｅの長手方向に対して４５°の方向に進相軸を傾けて設けられている。これにより、１／２位相板３は、Ｐ偏光として入射した光の偏光方向を９０度回転させてＳ偏光として射出し、Ｓ偏光として入射した光の偏光方向を９０度回転させてＰ偏光として射出する。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
図２において、Ｗｎは白色無偏光光を示す。白色無偏光光Ｗｎは、まず偏光分離アレイ部１の偏光分離膜１３でＰ偏光の白色光ＷｐとＳ偏光の白色光Ｗｓとに分離される。偏光分離膜１３を透過したＰ偏光の白色光Ｗｐは、偏光分離アレイ部１の射出面１２の開口領域Ｂから射出する。一方、偏光分離膜１３で反射したＳ偏光の白色光Ｗｓは反射膜１４で反射して、Ｐ偏光の白色光Ｗｐと同方向に向かい、該Ｐ偏光の白色光Ｗｐが射出した開口領域Ｂの隣の開口領域Ｆから射出する。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
また、図４に示すように、Ｓ偏光の白色光Ｗｓは、Ｐ偏光の白色光Ｗｐとは異なる開口領域Ｈからダイクロイックアレイ部２に入射する。そして、ダイクロイック膜２３でＳ偏光の赤光ＲｓとＳ偏光の青緑光ＢＧｓとに分離される。ダイクロイック膜２３を透過したＳ偏光の赤光Ｒｓは、ダイクロイックアレイ部の射出面２２の開口領域Ｅから射出し、１／２位相板３を透過することでＰ偏光の赤光Ｒｐとなる。ダイクロイック膜２３で反射したＳ偏光の青緑光ＢＧｓは、その隣のダイクロイック膜２３で反射してＳ偏光の赤光Ｒｓと同方向に向かい、該赤光Ｒｓが射出する開口領域Ｅの隣の開口領域Ｄから射出する。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
以上の図２〜４で説明したように、Ｓ偏光の青色光（第１色光）とＳ偏光の緑色光（第２色光）とＰ偏光の赤色光（第３色光）とを１つの光束（第１光束）として開口領域Ｄを通過する。その結果、それぞれの色光は、開口領域Ｄを通過する前の偏光状態を保ったまま（第１光束として合成された際の偏光状態を保ったまま）で、この波長選択性偏光変換素子から射出する。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
次に、１／２位相板３が配置された開口領域Ｅには、Ｐ偏光の青色光（第１色光）とＰ偏光の緑色光（第２色光）とＳ偏光の赤色光（第３色光）とが一つの光束（第２光束）として入射する。その結果、これらの色光は１／２位相板の作用によって偏光方向が９０度回転させられて、Ｓ偏光の青色光（第１色光）とＳ偏光の緑色光（第２色光）とＰ偏光の赤色光（第３色光）に変換されて、波長選択性偏光変換素子から射出する。すなわち、開口領域Ｄ及びＥを通過する直前の段階で、開口領域Ｄを通過する光束（第１光束）と、開口領域Ｅを通過する光束（第２光束）とは、それぞれ互いに偏光方向が異なる（９０度異なる又は直交する）３つの色光を合成した光束に変換されている。ここで、開口領域Ｄ或いはＥに入射する２つの光束（第１光束、第２光束）のうち一方に対して、１／２位相板３の作用によって９０度の位相差を与えることによって、その２つの光束の偏光方向を色光毎に一致させている。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
この実施例１においては、光入射側から順に、第１の方向（照明光学系の光軸を横切る方向でもよい）に沿って配置された複数の遮光マスク（遮光部材）、複数の偏光分離面（第１光学面）、複数のダイクロイック面（第２光学面）、及び複数の１／２位相板を配置している。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
ここで、光入射側に配置されている複数の偏光分離面（第１光学面）は、複数の反射面と交互に配置されている。そして、光射出側に配置されているダイクロイック面（第２光学面）は、反射面を挟まずに連続してダイクロイック面（第２光学面）のみが配置されている。そして、遮光マスク（遮光部材）と１／２位相板は、前述の複数の反射面に対応する位置、すなわち偏光分離面（第１光学面）が存在しない位置に対応する位置に配置されている。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
すなわち、遮光マスクと１／２位相板は、第１の方向に沿って配置された複数のダイクロイック面のうち１つおきのダイクロイック面に対応する位置に配置されている。つまり、ある位置に配置されたダイクロイック面の光射出側に１／２位相板が配置されている場合、そのダイクロイック面に隣接する２つのダイクロイック面の光射出側には１／２位相板が配置されていないこととなる。言い換えれば、光射出側に１／２位相板が配置されていないダイクロイック面に隣接するダイクロイック面の光射出側には１／２位相板が配置されていることとなる。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
また、この実施例１においては、光入射側に配置された第１光学面が偏光分離面であり、光射出側に配置された第２光学面がダイクロイック面であるが、勿論偏光分離面とダイクロイック面の順番は逆であっても構わない（実施例３等）。すなわち、ダイクロイック面を第１光学面（光入射側に配置された光学面）として反射面と交互に配置し、そのダイクロイック面（第１光学面）よりも光射出側に、連続して（反射面を挟まずに）複数の偏光分離面（第２光学面）を配置してもよい。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
図７において、白色無偏光光Ｗｎは、まず偏光分離アレイ部１の偏光分離膜（偏光分離面）１３でＰ偏光の白色光ＷｐとＳ偏光の白色光Ｗｓとに分離される。偏光分離膜１３を透過したＰ偏光の白色光Ｗｐは、偏光分離アレイ部１の射出面１２の開口領域Ｂから射出する。一方、偏光分離膜１３で反射したＳ偏光の白色光Ｗｓは反射膜１４で反射して、Ｐ偏光の白色光Ｗｐと同方向に向かい、該Ｐ偏光の白色光Ｗｐが射出した開口領域Ｂの隣の開口領域Ｆから射出する。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
偏光分離アレイ部３２は、入射面５１と該入射面５１に平行な射出面５２とを有する。入射面５１と射出面２２との間には、入射面５１に対して４５°の角度をなす複数の偏光分離膜５３が光入射方向に対して直交する方向に複数設けられている。射出面５２には、複数の偏光分離膜５３を透過した光が射出する複数のスリット状の開口領域Ｄと、複数のダイクロイック膜５３で反射した光が射出する複数のスリット状の開口領域Ｅとがあり、各開口領域Ｅには１／２位相板３３が貼り付けられている。この構成により、複数のダイクロイック膜４３は、複数の偏光分離膜５３よりも光入射側に配置される。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【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】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
ダイクロイックアレイ部３１のダイクロイック膜４３は、入射した光を互いに異なる２つの波長領域成分に分離する。具体的には、ダイクロイック膜４３は、図５に示すように、入射した光のうちＲ光を透過し、ＢとＧの光を反射する特性を有する。
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７９】
そして、これを図１６中の点線に沿って、重ね合わせ方向に対して４５°の方向にカットする。ここで、膜部ＰＢ，ＲＦ，ＤＣの幅は、各基板の厚さｋの２倍に設定している。
これにより、実施例１（〜３）と同様の光学作用を有するダイクロイック偏光変換アレイを容易に製作することができる。
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８１】
このような構成にすると、分離した光成分のずれ量（図４のΔ、図１７のΔ′）が小さくなる（ただし、Δ′＜Δ）ので、光学ユニットが大型化することを防ぐことができる。
【手続補正２８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１６】
2009003037.tif 000001