(57)【要約】【課題】偏光ビームスプリッタアレイの製造歩留まりと、コストの低減を図る手段を得る。【解決手段】平行四辺形状のプリズム２と３とをそれぞれ複数個、斜面同士を交互に貼り合わせ、プリズム２の上方の斜面に偏光分離部４を形成し、プリズム２の図中下方の斜面には反射部５を形成する。プリズム２の斜面とプリズム３の斜面とを光学接着剤６にて接着する。このように、プリズム２と３とを交互に複数個斜面同士を貼り合わせ、プリズム３の出射面３ｂに１／２波長板７を接着して偏光ビームスプリッタアレイ１を構成する。そして偏光分離部４にワイヤーグリッド偏光分離素子４を用い、反射部５にはＴｉＯ2やＳｉＯ2等の誘電体の多層膜からなる反射膜、あるいはアルミニウム膜の反射膜を用いるようにした。【選択図】図１
2007219341.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の平行六面体としての透明部材を互いの側面同士を接合して形成した複合光部材の各接合界面に、入射光をＳ偏光光とＰ偏光光とに分離すると共に、一方の偏光光を透過させ且つ他方の偏光光を反射する偏光分離部と、前記偏光分離部によって反射された偏光光を反射して所定の方向に変える反射部と、が交互に形成されていると共に、前記偏光分離部を透過した偏光光の光路上又は前記反射部によって反射された偏光光の光路上のいずれか一方に偏光光を変換する偏光変換部材を備え、前記偏光分離部としてワイヤーグリッド偏光分離膜を、前記反射部として反射膜を用いたことを特徴とする偏光ビームスプリッタアレイ。
【請求項２】
複数の平行六面体としての透明部材を互いの側面同士を接合して形成した複合光部材の各接合界面に、入射光をＳ偏光光とＰ偏光光とに分離すると共に、一方の偏光光を透過させ且つ他方の偏光光を反射する偏光分離部と、前記偏光分離部によって反射された偏光光を反射して所定の方向に変える反射部と、が交互に形成されていると共に、前記偏光分離部を透過した偏光光の光路上又は前記反射部によって反射された偏光光の光路上のいずれか一方に偏光光を変換する偏光変換部材を備え、前記偏光分離部としてワイヤーグリッド偏光分離膜を、前記反射部としてワイヤーグリッド偏光分離膜を用いたことを特徴とする偏光ビームスプリッタアレイ。
【請求項３】
複数の平行六面体としての透明部材を互いの側面同士を接合して形成した複合光部材の各接合界面に、入射光をＳ偏光光とＰ偏光光とに分離すると共に、一方の偏光光を透過させ且つ他方の偏光光を反射する偏光分離部と、前記偏光分離部によって反射された偏光光を反射して所定の方向に変える反射部と、が交互に形成されていると共に、前記偏光分離部を透過した偏光光の光路上又は前記反射部によって反射された偏光光の光路上のいずれか一方に偏光光を変換する偏光変換部材を備え、前記偏光分離部として誘電体多層膜からなる偏光分離膜を、前記反射部としてワイヤーグリッド偏光分離膜を用いたことを特徴とする偏光ビームスプリッタアレイ。
【請求項４】
前記反射部と前記透明部材との間に光吸収膜を形成したことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の偏光ビームスプリッタアレイ。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の偏光ビームスプリッタアレイの製造方法であって、
平行平板の第１の透光性板材と、平行平板の第２の透光性板材とを準備する工程と、
前記第１の透光性板材の一方の主面に偏光分離部を、他方の主面に反射部を設ける工程と、
平板状のベースに所定の角度で固定された傾斜側壁を有する治具を準備する工程と、
前記治具に前記第２の透光性板材を接着する工程と、
前記治具に固定された第２の透光性板材の主面に前記第１の透光性板材の反射部を形成した面を接着する第１の接着工程と、
前記第１の接着工程で接合した第１の透光性板材の偏光分離部の面に第２の透光性板材を接着する第２の接着工程と、
前記第１及び第２の接着工程とを交互に所定の回数繰り返す工程と、
前記治具のベースから所定の角度に沿った所定のピッチの複数の平行な切断面にて複数の積層分割体に切断する工程と、
前記積層分割体の両端部を切り落とし、前記切断面を鏡面研磨する工程と、を有することを特徴とする偏光ビームスプリッタアレイの製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の偏光ビームスプリッタアレイの製造方法であって
平行平板の第１の透光性板材と、平行平板の第２の透光性板材とを準備する工程と、
前記第１の透光性板材の一方の主面に偏光分離部を、他方の主面に反射部を設ける工程と、
平板状のベースに所定の角度で固定された傾斜側壁を有する治具を準備する工程と、
前記治具に前記第２の透光性板材を接着する工程と、
前記治具に固定された第２の透光性板材の主面に前記第１の透光性板材の偏光分離部を形成した面を接着する第１の接着工程と、
前記第１の接着工程で接合した第１の透光性板材の反射部の面に、第２の透光性板材を光吸収成分を含む接着剤で接着する第２の接着工程と、
前記第１及び第２の接着工程とを交互に所定の回数繰り返す工程と、
前記治具のベースから所定の角度に沿った所定のピッチの複数の平行な切断面にて複数の積層分割体に切断する工程と、
前記積層分割体の両端部を切り落とし、前記切断面を鏡面研磨する工程と、
を有することを特徴とする偏光ビームスプリッタアレイの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶プロジェクタ等に用いられる、光源から出射される自然光を直線偏光光に変換する偏光ビームスプリッタアレイと、その製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶プロジェクタは、液晶プロジェクタの光源から出射された自然光（ランダム光）を偏光変換素子により直線偏光光に変換し、一種類の直線偏光光を透過型液晶パネルや反射型パネルの画像信号で変調して拡大表示する装置である。
図７は従来の偏光変換素子４０の構成を示す概略図であって、断面が平行四辺形のプリズム４１と４２との側面同士を、複数個光学接着剤にて接合して構成したものである。プリズム４２の一方の側面には誘電体多層膜からなる偏光分離膜４３が形成され、プリズム４１の一方の側面には反射膜４４が形成されている。このようにプリズム４１と４２とを交互に、その側面同士を接合することにより、図７に示すように、偏光分離膜４３と反射膜４４とが交互に配置される。さらに、直線偏光光を一種類にするため、プリズム４１の側面である直線偏光光の出射面４１ｂに、１／２波長板４１ｃを接合して、偏光変換素子（偏光ビームスプリッタアレイ）４０が構成される。
【０００３】
光源から出射した自然光Ｌｏは、プリズム４２の入射面４２ａから入射し、プリズム４２の斜面に形成された偏光分離膜４３によって、Ｐ偏光光Ｌｐと、Ｓ偏光光Ｌｓとに分離される。偏光分離膜４３により分離されたＰ偏光光Ｌｐは、偏光分離膜４３を透過し、プリズム４１の側面４１ｂに接合した１／２波長板４１ｃにより、Ｓ偏光光Ｌｓに変換される。一方、偏光分離膜４３により分離されたＳ偏光光Ｌｓは、偏光分離膜４３により反射され、さらに、プリズム４１の斜面に形成された反射膜４４により反射され、プリズム４２の出射面４２ｂより出射される。このようにして、入射した自然光Ｌｏは効率よくＳ偏光光に変換される。
【０００４】
しかし、光入射面４２ａに隣接する面４１ａから自然光が入射すると、その光の一部は不要なＰ偏光光として出射され、偏光効率を低下させるという問題があった。このため、従来より、偏光変換素子４０の前段にレンズアレイ等を設け、自然光を光入射面４２ａに集光させて、面４１ａから自然光が入射しないようにした手法がとられていた。また、特許文献１には面４１ａから入射した自然光を吸収するようにした偏光変換素子（偏光ビームスプリッタアレイ）が開示されている。
【０００５】
図８は、特許文献１に開示された偏光変換素子４４の構成を示す図であって、断面が平行四辺形のプリズム４５と４６とを交互に、複数個側面同士を合わせ、光学接着剤で貼り合わせたものである。プリズム４５の一方の側面（上方斜面）に誘電体多層膜からなる偏光分離膜４７を形成する。プリズム４６の一方の側面（上方斜面）に光吸収膜４９を形成し、該光吸収膜４９に重ねて反射膜４８を形成する。つまり、貼り合わせたプリズムの境界面には、偏光分離膜４７と、反射膜４８及び光吸収膜４９とが交互に配置されることになる。さらに、プリズム４６の出射面４６ｂに１／２波長板４６ｃを設けて、偏光変換素子（偏光ビームスプリッタアレイ）４４を構成する。
【０００６】
プリズム４５の入射面４５ａを第１の入射領域Ｅ１、プリズム４６の入射面４６ａを第２の入射領域Ｅ２とする。自然光Ｌｏは光入射面の４５ａから入射し、偏光分離膜４７によりＳ偏光光ＬｓとＰ偏光光Ｌｐとに分離され、Ｐ偏光光Ｌｐは偏光分離膜４７を透過し、プリズム４６の出射面４６ｂに設けた１／２波長板によりＳ偏光光Ｌｓに変換され、出射する。偏光分離膜４７により反射されたＳ偏光光Ｌｓは、反射膜４８により再度反射され、プリズム４５の出射面４５ｂより出射する。
【０００７】
自然光を第１の領域Ｅ１のみに入射させ、第２の入射領域Ｅ２に入射する光を完全に遮断することは容易ではない。一部の自然光Ｌ’ｏは第２の入射領域Ｅ２であるプリズム４６の入射面４６ａから入射する場合があるが、この自然光Ｌ’ｏはプリズム４６に斜面に設けた吸収膜４９により吸収される。これにより極めて高い変換効率９６．５％が維持されると開示されている。
【０００８】
上記のような偏光変換素子（偏光ビームスプリッタアレイ）の製造方法については、多くの製造法が開示されている。図９（ａ）、（ｂ）は、特許文献２に開示された光学デバイスの製造方法であって、同図（ａ）はガラス平板の構成を示す正面図、同図（ｂ）は積層体形成工程を示す図である。ガラス平板５０は、板ガラス５１の上面に偏光分離膜５２を形成すると共に、下面にマッチング膜５３を形成した構成を備えている。このように全く同一の構成を備えたガラス平板５０を複数枚使用して、積層体を形成する。図９（ｂ）は治具５４を用いて４５度の傾斜角度でガラス平板５０を積層する状態を示している。治具５４は水平な板状のベース５４ａと、このベース５４ａから４５度傾斜させて固定した傾斜側壁５４ｂとからなり、偏光分離膜５２を上向きにしたガラス平板５０をベース５４ａに順次積層する。この際、ガラス平板５０の一端を傾斜側壁５４ｂに沿って整列させることにより、各ガラス平板５０が面方向に等距離ずれた階段状の積層体５５が形成される。つまり、正面形状が略平行四辺形の積層体となる。ガラス平板５０同士の接着はＵＶ硬化型の光学接着剤で行う。
【０００９】
次に、接着剤により一体化された積層体５５を上記の４５度の傾斜角度に沿って、ワイヤーソー等を用い所定のピッチの複数の平行な切断面にて、複数の積層分割体に切断する。切断された積層分割体の切断面（上下両面）を鏡面加工し、積層分割体の両端部が鋭角状に突出している部分を切断する。
【００１０】
特許文献２等には、ワイヤーグリッド偏光子（ワイヤーグリッド偏光分離素子）の構造とその作用が開示されている。ワイヤーグリッド偏光子６０は、図１０に示すように、ガラス基板６１上にアルミニウムなどの金属で平行な金属格子６２を形成したものである。金属格子６２の幅をｂ、その厚さをｈ、配列周期（ピッチ）をｄとする。入射光Ａの波長に対して約１／５以下の十分小さい周期ｄで金属格子６２を構成すると、グリッド周期方向６３と垂直に振動する電界成分の光は反射し、平行に振動する電界成分の光は透過して、効率よく偏光分離することができる。
【００１１】
特許文献３には、図１１（ａ）に示すように透明で柔軟なポリマーフィルム基板６５上に金属膜６６を形成し、基板６５と金属膜６６とをＸ軸方向に延伸することにより、延伸方向と直交するＹ軸方向に金属の割れが発生し、図１１（ｂ）に示すように、金属の付いている部分と基材が露出した部分とが、ストライプ状に交互に配置された異方的な形状を有する構造が形成される。該構造の短軸を光の波長より小さく、長軸を光りの波長より長くすることにより、ワイヤーグリッド型の偏光子６４が構成されると開示されている。Ｘ軸方向に電場成分が振動する直線偏光光は透過し、延伸方向と直交するＹ軸方向に電場が振動する直線偏光光は反射される。
【００１２】
図１１（ｂ）に示した偏光子６４と、１／４波長板６７と、反射板６８とを図１２に示すように配置することにより、光源の光の利用効率を上げることができることが特許文献３に開示されている。図示しない光源から出射した強度１００の自然光のうち、電場成分がＸ軸方向に振動する強度５０の直線偏光光は偏光子６４を透過し、電場成分がＹ軸方向に振動する残りの強度５０の直線偏光光が反射される。この反射された直線偏光光は、１／４波長板６７を透過する際に、例えば右回りの円偏光光に変換される。右回りの円偏光光は反射板６８で反射されるときに左回りの円偏光光となり、再度１／４波長板６７に入射し、Ｘ軸方向に電気ベクトルが振動する直線偏光光となり、偏光子６４を透過することができる。図１１のように構成することにより、光源からの光の効率を上げることができると開示されている。
【００１３】
また、特許文献４には光学ガラス基板の両面にワイヤーグリッド偏光膜を形成し、各ワイヤーグリッド偏光膜は互いに平行ニコルの関係とした偏光子（反射型偏光子）が開示されている。図１３に示すように、光学ガラス基板７１の両主面部にはそれぞれワイヤーグリッド偏光膜７２、７３が形成され、該ワイヤーグリッド偏光膜７２、７３は互いに平行ニコル、つまりワイヤーグリッド偏光膜７２、７３のそれぞれにおいて反射される光速の偏光方向は互いに平行な方向である。この偏光子７０に自然光が一方のワイヤーグリッド偏光膜７２に入射すると、この入射光に含まれるＳ偏光光成分はワイヤーグリッド偏光膜７２によって反射される。そして、入射光のＰ偏光光成分は反射面７２を透過し、基板７１を透過し、さらに、他方の主面上のワイヤーグリッド偏光膜７３を透過する。
【００１４】
この偏光子７０では、入射光のうちワイヤーグリッド偏光膜７２、７３を透過する偏光成分は、基板７１のいずれの主面側から入射する場合でも、基板７１内における応力（歪み）による複屈折の影響が、出射する主面上のワイヤーグリッド偏光膜７２、７３を透過するときに遮断されるという特徴を有すると開示されている。
【特許文献１】特開２００２−４０２４６公報
【特許文献２】特開２００２−３１１３８２公報
【特許文献３】特開２００１−７４９３５公報
【特許文献４】特開２００５−１０６９４０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、光学ガラスの面に高屈折材料と低屈折材料、例えば二酸化チタンＴｉＯ2膜と、二酸化珪素ＳｉＯ2膜とを交互に複数積層して偏光分離膜や反射膜を形成す場合、それらの膜厚を精度よく制御することが必要であり、これらの膜厚のバラツキにより偏光変換素子の製品歩留まりが悪くなるという問題があった。また、ワイヤーグリッド偏光分離素子を用いた単体の光学部品はあるものの、偏光ビームスプリッタアレイに用いた例は特許文献、技術資料等にも見出すことができなかった。
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、偏光ビームスプリッタを歩留まり良く製造すると共に、コストを低減した製品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】
【００１６】
本発明の偏光ビームスプリッタは、複数の平行六面体としての透明部材を互いの側面同士を接合して形成した複合光部材の各接合界面に、入射光をＳ偏光光とＰ偏光光とに分離すると共に、一方の偏光光を透過させ且つ他方の偏光光を反射する偏光分離部と、偏光分離部によって反射された偏光光を反射して所定の方向に変える反射部と、が交互に形成されていると共に、偏光分離部を透過した偏光光の光路上又は反射部によって反射された偏光光の光路上のいずれか一方に偏光光を変換する偏光変換部材を備え、偏光分離部としてワイヤーグリッド偏光分離膜を、反射部として反射膜を用いるようにした。このように、偏光分離部をワイヤーグリッド偏光分離膜で形成することにより、偏光ビームスプリッタアレイの製造歩留まりが向上するという利点がある。
【００１７】
また本発明の偏光ビームスプリッタは、複数の平行六面体としての透明部材を互いの側面同士を接合して形成した複合光部材の各接合界面に、入射光をＳ偏光光とＰ偏光光とに分離すると共に、一方の偏光光を透過させ且つ他方の偏光光を反射する偏光分離部と、偏光分離部によって反射された偏光光を反射して所定の方向に変える反射部と、が交互に形成されていると共に、偏光分離部を透過した偏光光の光路上又は反射部によって反射された偏光光の光路上のいずれか一方に偏光光を変換する偏光変換部材を備え、偏光分離部としてワイヤーグリッド偏光分離膜を、反射部としてワイヤーグリッド偏光分離膜を用いるようにした。このように、偏光分離部及び反射部を共にワイヤーグリッド偏光分離膜で形成することにより、製造工程が単純化され、偏光ビームスプリッタアレイの製造歩留まりが向上すると共にコストが低減されるという利点がある。
【００１８】
また本発明の偏光ビームスプリッタは、複数の平行六面体としての透明部材を互いの側面同士を接合して形成した複合光部材の各接合界面に、入射光をＳ偏光光とＰ偏光光とに分離すると共に、一方の偏光光を透過させ且つ他方の偏光光を反射する偏光分離部と、偏光分離部によって反射された偏光光を反射して所定の方向に変える反射部と、が交互に形成されていると共に、偏光分離部を透過した偏光光の光路上又は反射部によって反射された偏光光の光路上のいずれか一方に偏光光を変換する偏光変換部材を備え、偏光分離部として誘電体多層膜からなる偏光分離膜を、反射部としてワイヤーグリッド偏光分離膜を用いるようにした。このように、反射部をワイヤーグリッド偏光分離膜で形成することにより、偏光ビームスプリッタアレイの製造歩留まりが向上するという利点がある。
【００１９】
また本発明の偏光ビームスプリッタは、反射部と透明部材との間に光吸収膜を形成するようにした。このように光吸収膜を形成することにより、偏光の変換効率が向上するという利点がある。
【００２０】
また本発明の偏光ビームスプリッタアレイの製造方法は、平行平板の第１の透光性板材と、平行平板の第２の透光性板材とを準備する工程と、第１の透光性板材の一方の主面に偏光分離部を、他方の主面に反射部を設ける工程と、平板状のベースに所定の角度で固定された傾斜側壁を有する治具を準備する工程と、治具に第２の透光性板材を接着する工程と、治具に固定された第２の透光性板材の主面に第１の透光性板材の反射部を形成した面を接着する第１の接着工程と、第１の接着工程で接合した第１の透光性板材の偏光分離部の面に第２の透光性板材を接着する第２の接着工程と、第１及び第２の接着工程とを交互に所定の回数繰り返す工程と、治具のベースから所定の角度に沿った所定のピッチの複数の平行な切断面にて複数の積層分割体に切断する工程と、積層分割体の両端部を切り落とし、切断面を鏡面研磨する工程と、を有することとした。このような偏光ビームスプリッタアレイの製造方法を採用することにより、偏光ビームスプリッタアレイの製造歩留まりが向上し、コストが低減できるという利点がある。
【００２１】
また本発明の偏光ビームスプリッタアレイの製造方法は、平行平板の第１の透光性板材と、平行平板の第２の透光性板材とを準備する工程と、第１の透光性板材の一方の主面に偏光分離部を、他方の主面に反射部を設ける工程と、平板状のベースに所定の角度で固定された傾斜側壁を有する治具を準備する工程と、治具に第２の透光性板材を接着する工程と、治具に固定された第２の透光性板材の主面に第１の透光性板材の偏光分離部を形成した面を接着する第１の接着工程と、第１の接着工程で接合した第１の透光性板材の反射部の面に、第２の透光性板材を光吸収成分を含む接着剤で接着する第２の接着工程と、第１及び第２の接着工程とを交互に所定の回数繰り返す工程と、治具のベースから所定の角度に沿った所定のピッチの複数の平行な切断面にて複数の積層分割体に切断する工程と、積層分割体の両端部を切り落とし、切断面を鏡面研磨する工程と、を有することとした。このような偏光ビームスプリッタアレイの製造方法を採用することにより、偏光光の変換効率が高まると共に、偏光ビームスプリッタアレイの製造歩留まりが向上し、コストが低減できるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る偏光ビームスプリッタアレイ１の構成を示す図であって、光学ガラス等を用いて形成した平行六面体の透明部材（図中では平行四辺形プリズム）を、複数個互いの側面同士を接合して構成する。図１に示すように平行四辺形状のプリズム２と３とをそれぞれ複数個、斜面同士を交互に貼り合わせ、プリズム２の上方の斜面に偏光分離部４を形成し、プリズム２の図中下方の斜面には反射部５を形成する。プリズム２の斜面とプリズム３の斜面とを光学接着剤６にて接着する。このように、プリズム２と３とを交互に複数個斜面同士を貼り合わせ、プリズム３の出射面３ｂに１／２波長板７を接着して偏光ビームスプリッタアレイ１を構成する。
【００２３】
偏光分離部４は入射光をＳ偏光光とＰ偏光光とに分離し、一方の偏光光を透過し、他方の偏光光を反射する機能を有する。図１に示す第１の実施形態の偏光ビームスプリッタアレイ１は、偏光分離部４にワイヤーグリッド偏光分離素子４を用い、反射部５にはＴｉＯ2やＳｉＯ2等の誘電体の多層膜からなる反射膜５、あるいはアルミニウム膜の反射膜５を用いている。ワイヤーグリッド偏光分離素子４は、プリズム２の斜面上にアルミニウムなどの金属で平行な金属格子を形成したもので、金属格子の幅、その厚さ、配列周期（ピッチ）を適切に設定することにより、金属格子（グリッド）の周期方向と垂直に振動する電界成分の光は反射し、平行に振動する電界成分の光は透過して、効率よく偏光分離することができる。
【００２４】
図１に示した偏光ビームスプリッタアレイ１の動作を説明する。図示しない光源から出射した自然光Ｌｏは、プリズム２の入射面２ａから入射し、プリズム２の上斜面に形成されたワイヤーグリッド偏光分離素子４によって、Ｐ偏光光Ｌｐと、Ｓ偏光光Ｌｓとに分離される。ワイヤーグリッド偏光分離素子４により分離されたＰ偏光光Ｌｐは、ワイヤーグリッド偏光分離素子４を透過し、プリズム３の出射面３ｂに接合した１／２波長板７により、Ｓ偏光光Ｌｓに変換される。一方、ワイヤーグリッド偏光分離素子４により分離され、反射されたＳ偏光光Ｌｓは、さらに、プリズム２の下斜面に形成された反射膜５により反射され、プリズム２の出射面２ｂより出射される。このようにして、入射した自然光Ｌｏは効率よくＳ偏光光に変換される。
【００２５】
図１に示す偏光ビームスプリッタアレイでは自然光の一部が不要なＰ偏光光として出射され、偏光光効率が若干低下するという点がある。この点を解決するのが、図２に示した第２の実施形態であって、プリズム３の上斜面に光吸収膜を設けた偏光ビームスプリッタアレイ８である。図１と異なる点は、プリズム２の上方斜面と、プリズム３の下方斜面との接着剤は光学接着剤６を用いるものの、プリズム２の下方斜面と、プリズム３の上方斜面との接着剤は、光吸収性物質を含む接着剤９を用いた点である。
プリズム２の入射面２ａを入射領域Ｅ１とし、プリズム３の入射面３ａを入射領域Ｅ２とする。自然光Ｌｏは、図１と同様にＰ偏光光Ｌｐはワイヤーグリッド偏光分離素子４を透過し、プリズム３の出射面３ｂに設けられた１／２波長板７によりＳ偏光光Ｌｓに変換され、出射する。一方、ワイヤーグリッド偏光分離素子４により反射されたＳ偏光光Ｌｓは、反射膜５により再度反射され、プリズム２の出射面２ｂより出射する。
一部の自然光Ｌ’ｏが入射領域Ｅ２であるプリズム３の入射面３ａから入射する場合がある。この自然光Ｌ’ｏはプリズム３の斜面に設けた光吸収膜９により吸収される。これにより極めて高い変換効率が維持される。
【００２６】
図３は第３の実施形態の構成を示す図であって、図１の構成と異なる点は図１のプリズム２の下方斜面に設けた反射膜５に換えて、ワイヤーグリッド偏光分離素子１１を設けて偏光ビームスプリッタアレイ１０を構成した点である。図３に示す偏光ビームスプリッタアレイ１０の動作は、図１の動作と同様であり、入射面２ａから自然光Ｌｏが入射した場合、自然光Ｌｏはプリズム２の斜面に形成されたワイヤーグリッド偏光分離素子４によって、Ｐ偏光光Ｌｐと、Ｓ偏光光Ｌｓとに分離され、Ｐ偏光光Ｌｐはワイヤーグリッド偏光分離素子４を透過し、プリズム３の出射面３ｂに設けられた１／２波長板７によりＳ偏光光Ｌｓに変換され、出射する。一方、ワイヤーグリッド偏光分離素子４により反射されたＳ偏光光Ｌｓは、ワイヤーグリッド偏光分離素子１１により再度反射され、プリズム２の出射面２ｂより出射する。
【００２７】
また、入射面３ａから入射する一部の自然光Ｌ’ｏによる影響を避けるには、図２と同様に、プリズム２の上方斜面と、プリズム３の下方斜面との接着は光学接着剤６を用いるが、プリズム２の下方斜面と、プリズム３の上方斜面との接着剤は、光吸収性物質を含む接着剤９を用いればよい。
【００２８】
図４は第４の実施形態の構成を示す図であって、図３の構成と異なる点は、図１のプリズム２の上方斜面に設けたワイヤーグリッド偏光分離素子４に換えて、高屈折材料と低屈折材料、例えば二酸化チタンＴｉＯ2膜と、二酸化珪素ＳｉＯ2膜とを交互に複数積層して偏光分離膜（ＰＢＳ）１３を設けて、偏光ビームスプリッタアレイ１２を構成した点である。図４に示す偏光ビームスプリッタアレイ１２の動作は、図１、３と同様に作用し、１／２波長板７から射出する光はＳ偏光光Ｌｓであり、出射面２ｂから出射する光もＳ偏光光Ｌｓである。また、入射面３ａから入射する一部の自然光Ｌ’ｏによる影響を避けるには、図２と同様に、プリズム２の上方斜面と、プリズム３の下方斜面との接着は光学接着剤６を用いるが、プリズム２の下方斜面と、プリズム３の上方斜面との接着剤は、光吸収性物質を含む接着剤９を用いればよい。
【００２９】
図１〜図４に示した偏光ビームスプリッタアレイの製造方法について説明する。図５には、本発明の製造方法に用いる平行平板で上下面が鏡面加工されたガラス材２０を示す正面図と、ガラス材２０の上面に偏光分離部２２を形成すると共に、下面に反射部２３を形成したガラス平板２１の構成を示す正面図が示されている。図６は治具２５を用いて４５度の傾斜角度で、ガラス材２０とガラス平板２１とを積層する状態を示している。治具２５は水平な板状のベース２５ａと、このベース２５ａから４５度の傾斜角度で上方に傾斜して固定された傾斜側壁２５ｂとからなり、ガラス材２０とガラス平板２１とを交互に積層する。積層する際にガラス材２０とガラス平板２１とも傾斜側壁２５ｂに沿って整列させることにより、ガラス材２０あるいはガラス平板２１が面方向に等距離ずれた階段状の積層体２６となる。つまり、正面形状が略平行四辺形の積層体２６となる。なお、積層前に各ガラス材２０とガラス平板２１にはＵＶ硬化型や熱硬化型等の接着剤２７を塗布しておき、積層体２６を加圧して接着剤２７を均一に展延させた状態で、図示しない紫外線を積層体２６に照射し、接着剤２７を硬化させて積層体２６を貼り合わせる。また、図２示した偏光ビームスプリッタアレイを製造する場合には、上記接着剤２７に光学接着剤６と、光吸収性物質を含む接着剤９とを交互に用いればよい。
【００３０】
上記のように一体化された積層体２６を治具２５から取り出し、固定板に積層体２６の背面側の側面を剥離可能な接着剤等により仮固定し、この仮固定状態で図６の点線で示す切断線に沿って、ワイヤーソーにより積層体２６を等間隔で、４５度の傾斜角度に沿った所定のピッチの複数の切断面にて複数の積層分割体に切断する。積層分割体の両端の鋭角状に突出した部分を切断してから、切断面を鏡面加工して偏光ビームスプリッタアレイとする。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る偏光ビームスプリッタアレイを示した概略図。
【図２】第２の実施形態の偏光ビームスプリッタアレイを示した概略図。
【図３】第３の実施形態の偏光ビームスプリッタアレイを示した概略図。
【図４】第４の実施形態の偏光ビームスプリッタアレイを示した概略図。
【図５】ガラス材とガラス平板を示した概略図。
【図６】治具とガラス材及びガラス平板からなる積層体とを示す図。
【図７】従来の偏光ビームスプリッタアレイを示した概略図。
【図８】従来の他の偏光ビームスプリッタアレイを示した概略図。
【図９】（ａ）はガラス平板を示した図、（ｂ）は治具と積層体を示した図。
【図１０】従来のワイヤーグリッド偏光分離素子の構造を示す概略図。
【図１１】（ａ）はポリマーフィルム基板上の金属膜、（ｂ）はワイヤーグリッド偏光分離素子の構造を示す概略斜視図。
【図１２】従来のワイヤーグリッド偏光分離素子を用いた偏光光源を示す図。
【図１３】従来のワイヤーグリッド偏光分離素子の構造を示す概略図。
【符号の説明】
【００３２】
１、８、１０、１２  偏光ビームスプリッタアレイ、２、３  プリズム、２ａ、３ａ  入射面、２ｂ、３ｂ  出射面、４、１１  ワイヤーグリッド偏光分離素子、５  反射膜、６  接着剤、７  １／２波長板、Ｌｏ  自然光、Ｌｐ、Ｌｓ  偏光、９  光吸収性物質を含む接着剤、１３  偏光分離膜（ＰＢＳ）、２０、２２  ガラス材、２１  ガラス平板、２２  偏光分離部、２３反射部、２５  治具、２５ａ  ベース、２５ｂ  傾斜側壁、２６  積層体、２７接着剤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【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】
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【図１３】
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