(57)【要約】【課題】取り扱いが容易で、製造コストを低く抑えることができる偏光変換素子、偏光変換ユニット、投射装置、及び偏光変換素子の製造方法を提供する。【解決手段】本発明の偏光変換素子３００は、透光性基板３１１と、偏光分離部３１２と、反射部３１３とを有する光学素子３１０と、光出射面３１０Ｅに配置され、Ｐ偏光をＳ偏光に変換して出射する位相差板３２０とを備える。位相差板３２０は、光学素子３１０の端縁部に偏光分離部３１２と反射部３１３とが交互に配置さられる方向に沿って接合された基部３２１と、基部３２１から延出され、偏光分離部３１２の上部の領域に配置された位相差部３２２とを有する。位相差部３２２は、偏光分離部３１２により分離された直線偏光が透過する透光部３２３と、透光部３２３の端縁部に形成され透光部３２３よりも肉厚の補強部３２４とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに略平行な光入射面及び光出射面を有し、
前記光入射面或いは前記光出射面に対して所定の傾斜角度を有した接合面によって接合された複数の透光性基板と、
前記複数の前記透光性基板の間の境界部に交互に設けられ、
前記光入射面に入射した光を偏光方向が互いに直交する異なる２種類の直線偏光に分離して一方の直線偏光を透過させ、他方の直線偏光を反射させる偏光分離部と、
反射された前記他方の直線偏光を反射し、光路の向きを変える反射部と、
を有する光学素子と、
前記光出射面に配置され、前記２種類の直線偏光の光束のうち何れか一方の直線偏光の偏光面を回転させて他方の直線偏光の偏光面と平行な直線偏光に変換して出射する位相差板と、
を備え、
前記位相差板は、
前記光学素子の端縁部に前記偏光分離部と前記反射部とが交互に配置される方向に沿って接合された基部と、
当該基部から延出され、前記光出射面であって前記偏光分離部の上部の領域、又は前記反射部の上部の領域に配置された位相差部と、
を有し、
前記位相差部は、前記偏光分離部により分離された直線偏光又は前記反射部により反射された直線偏光が透過する透光部と、
当該透光部の端縁部に形成され前記透光部よりも厚肉の補強部とを有する
ことを特徴とする偏光変換素子。
【請求項２】
請求項１に記載の偏光変換素子であって、
前記補強部は、前記透光部の前記偏光分離部に沿った端縁部に形成された第一補強部と、
前記透光部の前記反射部に沿った端縁部に形成された第二補強部と、
前記第一補強部及び第二補強部の前記基部と反対側の端縁部に形成された第三補強部とを有する
ことを特徴とする偏光変換素子。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の偏光変換素子であって、
前記光学素子の前記光出射面と、前記光学素子の前記光出射面に対向する前記透光部の光入射面との間に、隙間が設けられ、
前記光学素子の前記光出射面と、前記透光部の前記光入射面とには、それぞれ反射防止膜が設けられている
ことを特徴とする偏光変換素子。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の偏光変換素子であって、
前記位相差板の前記基部が、接合膜により前記光学素子に接合されている
ことを特徴とする偏光変換素子。
【請求項５】
請求項４に記載の偏光変換素子であって、
前記接合膜は、接着剤である
ことを特徴とする偏光変換素子。
【請求項６】
請求項５に記載の偏光変換素子であって、
前記接着剤は、変性アクリレート又は変性メタクリレートを主成分とする
ことを特徴とする偏光変換素子。
【請求項７】
請求項４に記載の偏光変換素子であって、
前記接合膜は、プラズマ重合法により設けられ、シロキサン（Ｓｉ−Ｏ）結合を含み、結晶化度が４５％以下であるＳｉ骨格と、当該Ｓｉ骨格に結合する脱離基とを含み、前記脱離基は、有機基で構成され、前記接合膜は、その少なくとも一部の領域にエネルギーを付与したとき、前記接合膜の表面付近に存在する前記脱離基が前記Ｓｉ骨格から脱離することにより、前記接合膜の表面の前記領域に、前記基部と前記光学素子との接着性が発現するものである
ことを特徴とする偏光変換素子。
【請求項８】
請求項４に記載の偏光変換素子であって、
前記接合膜は、前記光学素子に設けられた微結晶連続膜と、前記基部に設けられた微結晶連続膜とを接触させて、前記光学素子の微結晶連続膜と前記基部の微結晶連続膜との接触界面及び結晶粒界に原子拡散を生じさせる原子拡散接合法により形成される、又は、前記光学素子と前記基部とのうちのいずれか一方に設けられた微結晶連続膜と、いずれか他方に設けられた微結晶構造とを接触させて、前記微結晶連続膜と前記微結晶構造との接触界面及び結晶粒界に原子拡散を生じさせる原子拡散接合法により形成される
ことを特徴とする偏光変換素子。
【請求項９】
請求項１乃至８のうちいずれか一項に記載の偏光変換素子であって、
前記位相差板の材料が水晶である
ことを特徴とする偏光変換素子。
【請求項１０】
請求項１乃至９のうちいずれか一項に記載の偏光変換素子であって、
前記位相差板が積層型の位相差板である
ことを特徴とする偏光変換素子。
【請求項１１】
請求項１０項に記載の偏光変換素子であって、
前記積層型の位相差板は、第１の位相差板と第２の位相差板とを積層してなり、
入射する直線偏光の偏光面と、各々の結晶光学軸とのなす角度を、光学軸方位角θ１、θ２とし、
光の出射面側から見て、入射する直線偏光の光軸を中心として反時計回りの方向を正の値としたとき、
前記光学軸方位角θ１とθ２は、
θ１が４０°以上５０°以下、θ２が１３０°以上１４０°以下、
或いは、
θ１が１７．５°以上２７．５°以下、θ２が６２．５°以上７２．５°以下、
を満足する
ことを特徴とする偏光変換素子。
【請求項１２】
請求項１１に記載の偏光変換素子であって、
前記第１の位相差板の位相差Γ１と前記第２の位相差板の位相差Γ２は、
Γ１＝１８０°＋３６０°×Ｎ
Γ２＝３６０°×Ｎ
（但し、Ｎは正の整数）
或いは、
Γ１＝１８０°
Γ２＝１８０°
或いは、
Γ１＝１８０°＋ｎ×３６０°
Γ２＝１８０°＋ｎ×３６０°
（但し、ｎは正の整数）
の何れかの組み合わせを満足する
ことを特徴とする偏光変換素子。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のうちいずれか一項に記載の偏光変換素子と、
当該偏光変換素子を固定する固定枠と、
を備える
ことを特徴とする偏光変換ユニット。
【請求項１４】
光源と、
請求項１３に記載の偏光変換ユニットと、
当該偏光変換ユニットから出射された光を画像情報に基づいて変調する光変調装置と、
当該光変調装置により変調された光を投射する投射光学装置と、
を備える
ことを特徴とする投射装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１２のうちいずれか一項に記載の偏光変換素子の製造方法であって、
複屈折性を有する透光性基板に前記透光部と前記補強部とを形成する凹部形成工程と、
前記複屈折性を有する透光性基板をブラストにより櫛状に切断することにより前記位相差板を得る切断工程と、
前記位相差板を前記光学素子の前記光出射面に接合する接合工程と、
を有する
ことを特徴とする偏光変換素子の製造方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の偏光変換素子の製造方法であって、
前記複屈折性を有する透光性基板の材料が水晶である
ことを特徴とする偏光変換素子の製造方法。
【請求項１７】
請求項１５又は１６に記載の偏光変換素子の製造方法であって、
前記ブラストにより前記位相差板の切断部に生じた加工変質層を除去する除去工程を有する
ことを特徴とする偏光変換素子の製造方法。
【請求項１８】
請求項１５乃至１７のうちいずれか一項に記載の偏光変換素子の製造方法であって、
前記切断工程は、前記複数の透光性基板の間の境界部に設けられた接合層の厚みと略同等となる幅で、前記複屈折性を有する透光性基板を切断する
ことを特徴とする偏光変換素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏光変換素子、偏光変換ユニット、投射装置、及び偏光変換素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクターなどの投射装置においては、ランダム偏光光（互いに偏光面が直交するＰ偏光とＳ偏光や偏光面の方向がさまざまな直線偏光が混在した光）をＰ偏光光又はＳ偏光光の１種に統一して出射するために偏光変換素子が用いられている。偏光変換素子は、光学素子の光出射面側に位相差板が設けられている（特許文献１から１２まで）。
このような位相差板は、有機系接着剤で接着する方法（特許文献４，７，８）、両面テープで接着する方法（特許文献６）、プラズマ重合法による分子接合で接合する方法（特許文献９，１０）などにより光学素子に設けられている。
【０００３】
特許文献７，８の従来例では、位相差板の製造において、水晶基板にエッチングを施し、所定の間隔ごとに貫通孔を形成している。このようにして得られた位相差板は、環状枠部の内側に格子状の複数の位相差部と、これら位相差部の間に形成された開口部とを有している。さらに、特許文献８の従来例では、水晶基板に開口部を形成するための第一エッチング工程と、位相差部をその周りの環状枠部よりも薄肉にするための第二エッチング工程とを実施している。
一方、特許文献１１の従来例では、位相差板が単層型であり、その厚みが２１．２μｍ以上３５．６μｍ以下である。特許文献１２の従来例では、位相差板が積層型であり、第一位相差板と第二位相差板とにより構成されている。そして、第一位相差板と第二位相差板とは、それぞれの厚みが２４μｍ以上３１μｍ以下である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２９８２１２号公報
【特許文献２】特許第３３０９８４６号公報
【特許文献３】特許第３６１０７６４号公報
【特許文献４】特開２００４−３０９８５３号公報
【特許文献５】特開２００９−１０３８６３号公報
【特許文献６】特許第４３２９８５２号公報
【特許文献７】特開２００９−０２０１３９号公報
【特許文献８】特開２００９−００８８７８号公報
【特許文献９】特開２０１０−０６０７７０号公報
【特許文献１０】特開２０１０−１１３０５６号公報
【特許文献１１】特開２００９−１０３８６３号公報
【特許文献１２】特開２０１０−１４６０２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１から６まで、９，１０の従来例では、複数の短冊状の位相差板をそれぞれ光学素子の所定の位置に貼り付けなければならず煩雑な作業を要するため、量産コストが高くなるという問題がある。さらに、特許文献７，８の従来例では、開口部を形成するために、水晶基板の一部をエッチングにより除去し、位相差板として利用できないため廃棄している。従って、除去した分だけ水晶基板の利用効率が低下するため、コストが高くなるという問題がある。
また、開口部を形成するために、水晶基板が貫通するまでエッチングを行わなければならず、エッチング時間が長くかかる。また、開口部の面積は、光学素子の出射面に露出している偏光分離部の端縁部と反射部の端縁部との間に挟まれた面積にほぼ等しいため、開口部を形成するには多量なエッチング液を必要とする。そのため、製造コストの増加をさらに招いてしまうという問題がある。
また、特許文献８の従来例では、２度のエッチング工程を実施して、水晶基板に貫通孔を形成したり、位相差部を薄肉に形成しなければならないため、リードタイムが長くなり、それに伴って量産コストが高くなるという問題もある。
さらに、特許文献１１，１２の従来例では、位相差板が非常に薄いため、取り扱い方によっては、すぐに破損してしまうため、取り扱い上注意を要するという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、取り扱いが容易で、製造コストを低く抑えることができる偏光変換素子、偏光変換ユニット、投射装置、及び偏光変換素子の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
［適用例１］
本適用例に係わる偏光変換素子は、互いに略平行な光入射面及び光出射面を有し、前記光入射面或いは前記光出射面に対して所定の傾斜角度を有した接合面によって接合された複数の透光性基板と、前記複数の前記透光性基板の間の境界部に交互に設けられ、前記光入射面に入射した光を偏光方向が互いに直交する異なる２種類の直線偏光に分離して一方の直線偏光を透過させ、他方の直線偏光を反射させる偏光分離部と、反射された前記他方の直線偏光を反射し、光路の向きを変える反射部と、を有する光学素子と、前記光出射面に配置され、前記２種類の直線偏光のうち何れか一方の直線偏光の偏光面を回転させて他方の直線偏光の偏光面と平行な直線偏光に変換して出射する位相差板と、を備え、前記位相差板は、前記光学素子の端縁部に前記偏光分離部と前記反射部とが交互に配置される方向に沿って接合された基部と、当該基部から延出され、前記光出射面であって前記偏光分離部の上部の領域、又は前記反射部の上部の領域に配置された位相差部と、を有し、前記位相差部は、前記偏光分離部により分離された直線偏光又は前記反射部により反射された直線偏光が透過する透光部と、当該透光部の端縁部に形成され前記透光部よりも厚肉の補強部と、を有することを特徴とする。
【０００８】
この構成の本適用例では、位相差板がいわばすだれ状であるので、複屈折性を有する透光性基板を一対の櫛状に切断することにより、同時に二枚の位相差板を得ることができる。また、エッチングにより、透光性基板から開口部を形成するための領域を除去する場合と比較して、本適用例では、除去する部分を、透光部を形成するための掘削部や切断部のみとすることができる。従って、エッチング液の使用量を低減でき、環境負荷を低減した偏光変換素子とすることができる。
また、複屈折性を有する透光性基板の利用効率が向上し、コストの低減が図れ、切断に必要な時間を少なくできる。リードタイムを短縮でき量産コストを低減できる。
さらに、補強部が透光部よりも肉厚であるので、透光部が非常に薄肉であっても、位相差板を容易に取り扱うことができる。そのため、透光部が破損してしまうことを防止できる。また、取り扱いが容易となるので、これにより、リードタイムを短縮できる。さらに、位相差板の耐衝撃性も向上する。
【０００９】
［適用例２］
本適用例に係わる偏光変換素子では、前記補強部は、前記透光部の前記偏光分離部に沿った端縁部に形成された第一補強部と、前記透光部の前記反射部に沿った端縁部に形成された第二補強部と、前記第一補強部及び第二補強部の前記基部と反対側の端縁部に形成された第三補強部とを有することを特徴とする。
この構成の本適用例では、第一補強部と第二補強部と第三補強部とにより透光部を三方から囲んでいるので、透光部の破損をより効果的に防止できる。
【００１０】
［適用例３］
本適用例に係わる偏光変換素子では、前記光学素子の前記光出射面と、前記光学素子の前記光出射面に対向する前記透光部の光入射面との間に、隙間が設けられ、前記光学素子の前記光出射面と、前記透光部の前記光入射面とには、それぞれ反射防止膜が設けられていることを特徴とする。
この構成の本適用例では、光が光学素子と透光部とを透過する際に、光の反射を防止して、光の透過率の低下を抑制できる。
【００１１】
［適用例４］
本適用例に係わる偏光変換素子では、前記位相差板の前記基部が、接合膜により前記光学素子に接合されていることを特徴とする。
この構成の本適用例では、基部と光学素子とを接合するので、透光部を光学素子に接合することに伴う不具合を回避できる。例えば、下記プラズマ重合法又は原子拡散接合法により、光学素子と透光部との間に接合膜を形成する場合では、接合膜を形成する過程で、透光部の光出射面にほこりやゴミなどが付着する場合がある。その場合、接合膜の膜厚よりも付着物の高さのほうがはるかに高いため、付着物が付着している領域を中心として所定の領域で気泡などがその領域に入り込んでしまう。これにより、光学特性上大きな問題となる。さらに、接着剤を用いて接合する場合、耐光性や断熱性の低下という不具合が生じる。
しかしながら、この構成の本適用例では、透光部と光学素子とを接合しないで済むので、上述したような気泡が入り込んで光学特性上の問題が起こるという不都合を回避でき、さらに、接着剤の使用に伴う不都合も回避できる。
さらに、接合膜により基部と光学素子とを接合するため、位相差板の押さえ治具が不要となり、部品点数を削減できる。
【００１２】
［適用例５］
本適用例に係わる偏光変換素子では、前記接合膜は、接着剤であることを特徴とする。
この構成の本適用例では、接合膜を接着剤により形成するため、下記のようなプラズマ重合法や原子拡散接合法により形成する場合と比較して簡単な作業で位相差板と光学素子とを接合できる。
【００１３】
［適用例６］
本適用例に係わる偏光変換素子では、前記接着剤は、変性アクリレート又は変性メタクリレートを主成分とすることを特徴とする。
この構成の本適用例では、このような接着剤を用いることにより、耐熱性及び耐光性に優れ、接合強度を確保できる。よって、長寿命の偏光変換素子とすることができる。
【００１４】
［適用例７］
本適用例に係わる偏光変換素子では、前記接合膜は、プラズマ重合法により設けられ、シロキサン（Ｓｉ−Ｏ）結合を含み、結晶化度が４５％以下であるＳｉ骨格と、当該Ｓｉ骨格に結合する脱離基とを含み、前記脱離基は、有機基で構成され、前記接合膜は、その少なくとも一部の領域にエネルギーを付与したとき、前記接合膜の表面付近に存在する前記脱離基が前記Ｓｉ骨格から脱離することにより、前記接合膜の表面の前記領域に、前記基部と前記光学素子との接着性が発現するものであることを特徴とする。
この構成の本適用例では、プラズマ重合法により接合膜を形成するため、耐熱性及び耐光性に優れるとともに、接合強度を確保できる。従って、偏光変換素子の長寿命化が図れる。
【００１５】
［適用例８］
本適用例に係わる偏光変換素子では、前記接合膜は、前記光学素子に設けられた微結晶連続膜と、前記基部に設けられた微結晶連続膜とを接触させて、前記光学素子の微結晶連続膜と前記基部の微結晶連続膜との接触界面及び結晶粒界に原子拡散を生じさせる原子拡散接合法により形成される、又は、前記光学素子と前記基部とのうちのいずれか一方に設けられた微結晶連続膜と、いずれか他方に設けられた微結晶構造とを接触させて、前記微結晶連続膜と前記微結晶構造との接触界面及び結晶粒界に原子拡散を生じさせる原子拡散接合法により形成されることを特徴とする。
この構成の本適用例では、原子拡散接合法により接合膜を形成するため、耐熱性及び耐光性に優れるとともに、接合強度を確保できる。
【００１６】
［適用例９］
本適用例に係わる偏光変換素子では、前記位相差板の材料が水晶であることを特徴とする。
この構成の本適用例では、耐熱性に優れた長寿命の偏光変換素子とすることができる。
【００１７】
［適用例１０］
本適用例に係わる偏光変換素子では、前記位相差板が積層型の位相差板であることを特徴とする。
【００１８】
［適用例１１］
上記適用例に係わる偏光変換素子では、前記積層型の位相差板は、第１の位相差板と第２の位相差板とを積層してなり、入射する直線偏光の偏光面と、各々の結晶光学軸とのなす角度を、光学軸方位角をθ１、θ２とし、光の出射面側から見て、入射する直線偏光の光軸を中心として反時計回りの方向を正の値としたとき、前記光学軸方位角θ１とθ２は、θ１が４０°以上５０°以下、θ２が１３０°以上１４０°以下、或いは、θ１が１７．５°以上２７．５°以下、θ２が６２．５°以上７２．５°以下、を満足することを特徴とする。
【００１９】
［適用例１２］
上記適用例に係わる偏光変換素子では、前記第１の位相差板の位相差Γ１と前記第２の位相差板の位相差Γ２は、Γ１＝１８０°＋３６０°×Ｎ、Γ２＝３６０°×Ｎ（但し、Ｎは正の整数）、或いは、Γ１＝１８０°、Γ２＝１８０°、或いは、Γ１＝１８０°＋ｎ×３６０°、Γ２＝１８０°＋ｎ×３６０°、（但し、ｎは正の整数）の何れかの組み合わせを満足することを特徴とする。
これらの構成の本適用例では、積層型の位相差板であるが、取り扱いが容易で、低コストの偏光変換素子を提供できる。
【００２０】
［適用例１３］
本適用例に係る偏光変換ユニットは、上述の偏光変換素子と、当該偏光変換素子を固定する固定枠と、を備えることを特徴とする。
この構成の本適用例では、本発明の偏光変換素子を備えるため、取り扱いが容易で、低コストの偏光変換ユニットを提供できる。
【００２１】
［適用例１４］
本適用例に係る投射装置は、光源と、上述の偏光変換ユニットと、当該偏光変換ユニットから出射された光を画像情報に基づいて変調する光変調装置と、当該光変調装置により変調された光を投射する投射光学装置と、を備えることを特徴とする。
この構成の本適用例では、本発明の偏光変換素子を備えるため、取り扱いが容易で、低コストの投射装置を提供できる。
【００２２】
［適用例１５］
本適用例に係る偏光変換素子の製造方法は、上述の偏光変換素子の製造方法であって、複屈折性を有する透光性基板に前記透光部と前記補強部とを形成する凹部形成工程と、前記複屈折性を有する透光性基板をブラストにより櫛状に切断することにより前記位相差板を得る切断工程と、前記位相差板を前記光学素子の前記光出射面に接合する接合工程と、を有することを特徴とする。
この構成の本適用例では、上述したように、透光部の端縁部に補強部が配置された位相差板が得られるので、取り扱いが容易で、低コストの偏光変換素子の製造方法を提供できる。また、上述したように、エッチング液の使用量を低減でき、環境負荷に配慮した製造方法とすることができる。
【００２３】
［適用例１６］
本適用例に係る偏光変換素子の製造方法では、前記複屈折性を有する透光性基板の材料が水晶であることを特徴とする。
この構成の本適用例では、耐熱性に優れた偏光変換素子の製造方法を提供できる。また、上述したように、水晶の位相差板を製造する際に、除去する部分を少なくすることができるので、水晶の有効利用が図れ、環境負荷を低減できる。
【００２４】
［適用例１７］
本適用例に係る偏光変換素子の製造方法では、前記ブラストにより前記位相差板の切断部に生じた加工変質層を除去する除去工程を有することを特徴とする。
【００２５】
ここで、位相差板に加工変質層が残っている場合、加工変質層に光が透過すると、光学特性上所望の位相差が得られないといった問題が生じる可能性がある。しかし、この構成の本適用例では、加工変質層を除去するため、位相差板を光が透過する際に、光学特性上の問題が生じてしまうことを回避できる。
【００２６】
［適用例１８］
本適用例に係る偏光変換素子の製造方法では、前記切断工程は、前記複数の透光性基板の間の境界部に設けられた接合層の厚みと略同等となる幅で、前記複屈折性を有する透光性基板を切断することを特徴とする。
ここで、接合層の厚みよりも大きな幅で、複屈折性を有する透光性基板を切断し、得られた位相差板を光学素子に配置した場合、位相差部の幅が、偏光分離部と反射部との間の幅より狭くなる。これにより、透光部の幅も狭くなる。その場合、反射部により反射された直線偏光、又は、偏光分離部により分離された直線偏光が透光部を透過しなくなり、偏光変換効率が低下する可能性がある。
しかし、この構成の本適用例では、接合層の厚みと略同等となる幅で、複屈折性を有する透光性基板を切断するので、透光部の幅を、比較的広くすることができる。
従って、反射部により反射された直線偏光、又は、偏光分離部により分離された直線偏光を透光部に良好に透過させることができる。これにより、偏光変換効率に優れた偏光変換素子の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る偏光変換素子の第一実施形態を示す分解斜視図。
【図２】前記偏光変換素子の断面の一部分を拡大して示した断面図。
【図３】（Ａ）（Ｂ）前記偏光変換素子の本体製造工程における透光性部材を接合する前後工程を示す図。
【図４】（Ａ）前記本体製造工程における接合層を形成する工程、（Ｂ）前記本体製造工程において接合された透光性部材を切断する工程を示す図。
【図５】前記切断された光学素子を示す図。
【図６】前記光学素子の切断面を研磨する工程を示す図。
【図７】（Ａ）前記光学素子の端部を切断する工程、（Ｂ）端部が切断された２つの光学素子を接合する工程を示す図。
【図８】（Ａ），（Ｂ）前記偏光変換素子の製造方法における凹部形成工程、（Ｃ）切断工程を示す図。
【図９】（Ａ）前記切断工程の第一サンドブラスト工程、（Ｂ）第二サンドブラスト工程を示す図。
【図１０】前記切断工程により分離された一対の位相差板を示す図。
【図１１】第二実施形態の偏光変換素子の断面の一部分を拡大して示した断面図。
【図１２】第三実施形態の偏光変換素子を示す分解斜視図。
【図１３】第四実施形態の偏光変換素子を示す分解斜視図。
【図１４】第五実施形態の偏光変換素子を示す斜視図。
【図１５】前記偏光変換素子の製造方法における凹部形成工程と切断工程とを概略的に示す図。
【図１６】（Ａ）前記切断工程の第一サンドブラスト工程、（Ｂ）第二サンドブラスト工程を示す図。
【図１７】第六実施形態の偏光変換素子を示す斜視図。
【図１８】第七施形態における第一位相差板の位相差部と第二位相差板の位相差部との結晶光学軸の関係を示す分解斜視図。
【図１９】第八実施形態の偏光変換素子の製造方法を示す図。
【図２０】本発明の投射装置に係る実施形態を示す概略構成図。
【図２１】前記投射装置に設けられた偏光変換ユニットを示す概略分解斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。ここで、各実施形態において、同一の構成要素は同一符号を付して説明を省略もしくは簡略にする。
［第一実施形態］
本発明に係る偏光変換素子の第一実施形態について、図１，２を用いて詳細に説明する。図１は、例えば、プロジェクターに搭載される偏光変換素子の分解斜視図である。図２は、偏光変換素子の断面の一部分を拡大して示した断面図である。
＜偏光変換素子の構成＞
第一実施形態の偏光変換素子３００は、図１，２に示すように、光学素子３１０と、光学素子３１０に接合され、１／２波長板として機能し、入射した直線偏光の偏光面を９０°回転させて出射する水晶製の位相差板３２０とを備える。
光学素子３１０は、略直方体形状であり、２つの光学素子３１０Ａ，３１０Ｂが向かい合う長手方向の端部同士を互いに接合し、接合面３１０Ｃに対して対称関係となっている。この光学素子３１０は、互いに略平行な光入射面３１０Ｄと光出射面３１０Ｅとを有する。また、光学素子３１０は、複数の透光性基板３１１の間に、長手方向に沿って交互に並んで配置された偏光分離部３１２と反射部３１３とを有する。
複数の透光性基板３１１は、それぞれ光入射面３１０Ｄ或いは光出射面３１０Ｅに対して所定の傾斜角度を有した接合面３１１Ａによって接合されている。
偏光分離部３１２と反射部３１３とは、複数の透光性基板３１１の間の境界部３１１Ａ１に交互に設けられている。
偏光分離部３１２は、光入射面３１０Ｄに入射した光を偏光方向が互いに直交する異なる２種類の直線偏光に分離して一方の直線偏光を透過させ、他方の直線偏光を反射させる。本実施形態では、偏光分離部３１２は、光入射面３１０Ｄに入射したランダム偏光光のうちＰ偏光光を選択的に透過させ、Ｓ偏光光を反射させる。
反射部３１３は、偏光分離部３１２により反射された他方の直線偏光を反射し、光路の向きを変える。即ち、反射部３１３は、偏光分離部３１２にて反射されたＳ偏光光を光出射面３１０Ｅに向けて反射させる。
【００２９】
光学素子３１０は、図２に示すように、境界部３１１Ａ１に設けられた接合層３１４を有する。接合層３１４は、複数の透光性基板３１１を互いに接合する。ここで、接合層３１４は、紫外線硬化型等の光学系接着剤を用いることができる。紫外線硬化型の接着剤を用いた場合、粘度が高く、接合層３１４の厚みはおよそ１０μｍ以上２０μｍ以下程度となる。更に、変性アクリレート又は変性メタクリレートを主成分とする紫外線硬化型の接着剤を用いると、接合層３１４の厚みは５μｍ以上１０μｍ以下と薄くできる。変性アクリレート又は変性メタクリレートを主成分とする紫外線硬化型の接着剤としては、例えば、ＵＴ２０、ＨＲ１５４（商品名、株式会社アーデル製）などが挙げられる。更に、接合層３１４としては、プラズマ重合法により形成されたものであってもよい。このようなプラズマ重合法により形成された接合層３１４は、シロキサン（Ｓｉ−Ｏ）結合を含み、結晶化度が４５％以下であるＳｉ骨格と、当該Ｓｉ骨格に結合する脱離基とを含んでいる。そして、前記脱離基が有機基で構成され、接合層３１４は、その少なくとも一部の領域にエネルギーを付与したとき、接合層３１４の表面付近に存在する前記脱離基が前記Ｓｉ骨格から脱離することにより、接合層３１４の表面の前記領域に、透光性基板３１１と偏光分離部３１２又は反射部３１３との接着性が発現するものである。この接合層３１４は、所定の厚さＷ１を有する。
【００３０】
位相差板３２０（３２０Ａ，３２０Ｂ）は、２つの光学素子３１０Ａ、３１０Ｂの光出射面３１０Ｅにそれぞれ配置されている。
位相差板３２０は、偏光分離部３１２を透過したＰ偏光光に１８０°の位相差を生じさせて当該Ｐ偏光光の偏光面を９０°回転させるので、反射部３１３により反射されたＳ偏光光の偏光面と平行な直線偏光、即ちＳ偏光光に変換して出射する。
位相差板３２０は、櫛状（すだれ状）であり、板厚ｔを有する。この位相差板３２０は、光学素子３１０に接合され光が透過しない基部３２１と、この基部３２１から延在され、光が透過する位相差部３２２とを有する。即ち、基部３２１は、光学素子３１０の光学領域である有効エリア（Ｅ）の外に配置されている。
基部３２１は、光学素子３１０の長手方向、即ち、偏光分離部３１２と反射部３１３とが交互に並べられた方向に沿って接合されている。
そして、一方の位相差板３２０Ａの基部３２１Ａは、光学素子３１０における長手方向に平行な端縁部のうち一方の端縁部３１０Ｆに接合され、他方の位相差板３２０Ｂの基部３２１Ｂは、光学素子３１０における長手方向に平行な端縁部のうち他方の端縁部３１０Ｇに接合されている。
即ち、一方の位相差板３２０Ａの基部３２１Ａは、他方の位相差板３２０Ｂにおける位相差部３２２の先端部３２２Ａ１に接近しており、他方の位相差板３２０Ｂの基部３２１Ｂは、一方の位相差板３２０Ａにおける位相差部３２２Ａの先端部３２２Ａ１に接近している。
基部３２１は、その主平面が長尺の矩形状であり、その幅は、例えば、３ｍｍから４ｍｍ程度である。
基部３２１は、光学素子３１０に、図示しない接合膜により接合されている。この接合膜は、接合層３１４と同様に、紫外線硬化型等の光学系接着剤やプラズマ重合膜により設けられている。接合膜は、光路上に配置されない、光学領域である有効エリアＥの外側に配置されることが好ましいため、基部３２１と光学素子３１０の長手方向に平行な端縁部３１０Ｆ、３１０Ｇとの間にのみ形成されていることが好ましい。
【００３１】
位相差部３２２は、いわば短冊状であり、その厚さは、基部３２１と同じである。位相差部３２２は、基部３２１から延出され、光出射面３１０Ｅにおける偏光分離部３１２の上部の領域に配置されている。隣り合う複数の位相差部３２２は、互いに所定幅の隙間Ｗ２をもって配置されており、前記隙間Ｗ２には、反射部３１３で反射されたＳ偏光光がそのまま通過する。
【００３２】
位相差部３２２は、直線偏光（Ｐ偏光）の光が通過する光学領域である薄肉部と当該薄肉部の周縁を保持する厚肉部（補強部）とから構成されており、断面の形状は凹状になっており、凹部の底部が前記薄肉部となっている。即ち、光が透過する前記薄肉部である透光部３２３と、光が透過しない補強部３２４とを有する。即ち、位相差部３２２は、透光部３２３と、透光部３２３の長手方向に沿った両方の端縁部から立ち上がった２つの補強部３２４とを有する。
透光部３２３は、非常に薄肉であり、その厚みは、例えば、２０μｍ以上５０μｍ以下である。透光部３２３は、位相差部３２２の長手方向に延びて形成されている。透光部３２３は、偏光分離部３１２により分離されたＰ偏光光をＳ偏光光に変換する。
透光部３２３は、それぞれ光学素子３１０の光出射面３１０Ｅに対向する光入射面３２３Ａを有する。透光部３２３の光入射面３２３Ａと、光学素子３１０の光出射面３１０Ｅとの間には隙間Ｗ３が形成されている。そのため、透光部３２３の光入射面３２３Ａと光学素子３１０の光出射面３１０Ｅとには、それぞれ図示しない反射防止膜が形成されていることが好ましい。
【００３３】
補強部３２４は、透光部３２３よりも厚肉に形成されており、基部３２１の厚みと同じである。補強部３２４の厚みは、例えば、おおよそ５０μｍ以上１０００μｍ以下である。
この補強部３２４は、光学素子３１０に接合されていない。また、補強部３２４は、透光部３２３の偏光分離部３１２に沿った端縁部に形成された第一補強部３２４Ａと、透光部３２３の反射部３１３に沿った端縁部に形成された第二補強部３２４Ｂとを有する。
また、第一補強部３２４Ａと第二補強部３２４Ｂとは、それぞれの幅Ｗ４が０．２μｍ以上０．３μｍ以下程度である。幅Ｗ４が０．２μｍ以上であるため、透光部３２３の破損をより効果的に防止できる。一方、幅Ｗ４が０．３μｍ以下であるため、透光部３２３の幅を比較的広くすることができ、透光領域を十分に確保できる。なお、透光部３２３は、位相差部３２２の先端部３２２Ａ１、即ち、基部３２１と反対側の端縁部にまで設けられている。そのため、先端部３２２Ａ１の両端部に補強部が設けられている。
【００３４】
＜偏光変換素子の製造方法＞
次に、第一実施形態の偏光変換素子の製造方法を図３から１０までを参照して説明する。
図３は、（Ａ）（Ｂ）前記偏光変換素子の本体製造工程における透光性部材を接合する前後工程を示す図である。図４は、（Ａ）前記本体製造工程における接合層を形成する工程を示す図であり、（Ｂ）前記本体製造工程において接合された透光性部材を切断する工程を示す図である。図５は、前記切断された光学素子を示す図である。図６は、前記光学素子の切断面を研磨する工程を示す図である。図７は、（Ａ）前記光学素子の端部を切断する工程を示す図であり、（Ｂ）端部が切断された２つの光学素子を接合する工程を示す図である。図８（Ａ），（Ｂ）は、偏光変換素子の製造方法における凹部形成工程を示す図であり、（Ｃ）は、切断工程を示す図である。図９（Ａ）（Ｂ）は、切断工程の第一サンドブラスト工程及び第二サンドブラスト工程を示す図であり、図１０は、切断工程により分離された一対の位相差板を示す図である。
第一実施形態の製造方法では、本体製造工程と、凹部形成工程と、切断工程と、除去工程と、接合工程とが実施される。
【００３５】
（本体製造工程）
本体製造工程では、特開２０００−２９８２１２号公報に記載の方法と同様の方法で光学素子３１０が製造される。まず、図３（Ａ）に示すように、複数の第一の板状の透光性部材３１１Ｂ１及び複数の第二の板状の透光性部材３１１Ｂ２が用意される。そして、図３（Ｂ）に示すように、第一の板状の透光性部材３１１Ｂ１の一方の主面に、偏光分離部３１２が形成され、他方の主面に反射部３１３が形成される。この第一の板状の透光性部材３１１Ｂ１と、第二の板状の透光性部材３１１Ｂ２とが接合層３１４により交互に接合される。ここで、図４（Ａ）に示すように、接合層３１４は、ＵＶ光の照射により、硬化される。
そして、図４（Ｂ）に示すように、複数交互に積層されてなる積層光学ブロック３１１Ｂ３が第一、第二の板状の透光性部材３１１Ｂ１，３１１Ｂ２の主表面に対して所定の傾斜角度（例えば、約４５°）の方向に沿って所定の間隔ごとに切断される。これにより、図５に示すような光学素子ブロック３１０Ｈが得られる。その後、図６（Ａ）に示すように、切断された光学素子ブロック３１０Ｈの切断面３１０Ｈ１を光学研磨する。そして、図７（Ａ）に示すように、光学素子ブロック３１０Ｈの端部を切断することによって、偏光ビームスプリッターアレイを得ることができる。これにより、複数の光学素子３１０（偏光ビームスプリッターアレイ）が得られる。図７（Ｂ）に示すように、このうち２つの光学素子３１０（３１０Ａ，３１０Ｂ）が互いに接合されて一体とされる。ここで、２つの光学素子３１０は、接合面３１０Ｃに対して対称関係になっている。
【００３６】
（凹部形成工程）
凹部形成工程では、図８（Ａ）に示すように、材料が水晶からなり、厚みがｔの複屈折性を有する透光性基板４００が用意される。そして、図８（Ｂ）に示すように、透光性基板４００の一方の表面に、所定間隔ごとに開口した保護膜４０１が形成される。保護膜４０１が形成されていない開口領域は、エッチングにより掘削される掘削部４０２である。
そして、保護膜４０１が形成された状態で、透光性基板４００がエッチング液に浸漬される。ここで、エッチング液は、フッ酸、又は、フッ酸とフッ化アンモニウムとの混合液などからなる。そして、掘削部４０２に貫通しないようにエッチングが施され、薄肉の透光部３２３と、厚肉の第一補強部３２４Ａ並びに第二補強部３２４Ｂとが形成される。その後、保護膜４０１が除去される。
【００３７】
（切断工程）
切断工程では、第一マスク工程と、第一サンドブラスト工程と、第二マスク工程と、第二サンドブラスト工程とが実施される。
第一マスク工程では、図８（Ｃ）に示すように、一対の櫛状の保護膜４０３が形成されるとともに、それぞれの保護膜４０３の間に蛇行した切代部４０４も形成される。なお、この保護膜４０３の形成には、公知の方法を採用できる。ここで、切代部４０４の幅Ｌは接合層３１４の厚みＷ１と略同等であることが好ましい。
図９（Ａ）に示すように、第一サンドブラスト工程では、透光性基板４００の切代部４０４にサンドブラストが実施される。これにより、貫通孔４０５が形成される。
この貫通孔４０５は、保護膜４０３から離れるに従って幅が狭くなるように形成される。即ち、隣り合う位相差部３２２と位相差部３２２との対向する側壁には、それぞれ傾斜部４０６が形成される。それぞれの傾斜部４０６は、保護膜４０３から最も離れた先端が互いに近づく傾斜面４０６Ａを有する。傾斜部４０６の傾斜面４０６Ａは、透光性基板４００の平面４００Ａに対して傾斜角度θが約７０°である。
その後、第一マスク工程で形成された保護膜４０３が除去される。
【００３８】
第二マスク工程では、透光性基板４００が裏返されて、第一マスク工程と同様にして、一対の櫛状の保護膜４０３が形成される（図８（Ｃ）参照）。
そして、図９（Ｂ）に示すように、第二サンドブラスト工程では、第一サンドブラスト工程で形成された貫通孔４０５に対して、サンドブラストが実施される。ここで、第二サンドブラスト工程では、図９（Ｂ）に示すように、第一サンドブラスト工程で形成された傾斜部４０６の先端が削られる。これにより、透光性基板４００の側壁には、その厚さ方向の略中央で、突出幅Ｄで突出した突出部４０７が形成される。
ここで、隣り合う一方の位相差部３２２の突出部４０７と、他方の位相差部３２２の突出部４０７との間の幅は、仕上げ幅Ｈである。この仕上げ幅Ｈは、光が突出部４０７を透過しないように設定されている。そして、図１０に示すように、一対の櫛状の位相差板３２０が形成される。ここで、サンドブラストの条件は、例えば、砥粒径：２５μｍ、噴射圧力：０．３０ＭＰａ以上０．４０ＭＰａ以下、レート：１．５μｍ／ｍｉｎ以上２．５μｍ／ｍｉｎ以下である。
【００３９】
（除去工程及び接合工程）
切断工程では、各位相差部３２２の切断部である突出部４０７に図示しない加工変質層が形成される場合がある。そこで、除去工程では、加工変質層をフッ素等を用いたライト・エッチングにより除去する。
接合工程では、光学素子３１０と位相差板３２０の基部３２１とが接合膜を用いて接合される。これにより、光学素子３１０と基部３２１との間に接合膜が形成される。一方、透光部３２３と光学素子３１０との間には、接合膜が形成されず、エア・ギャップとして隙間Ｗ３が形成される。ここで、第一補強部３２４Ａと第二補強部３２４Ｂとは、光学素子３１０に接合してもされていなくてもよい。
そして、得られた位相差板３２０は、その主面（光の入射面或いは出射面）法線方向と結晶光学軸（Ｚ軸）とのなす角度αが９０°（所謂、Ｙカット或いはＸカットの水晶基板）であり、入射する直線偏光（Ｐ偏光）の偏光面と結晶光学軸とのなす角度、即ち、光学軸方位角θが４５°である。
【００４０】
第一実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）位相差板３２０が基部３２１と位相差部３２２とを有するすだれ状であるので、透光性基板４００を一対の櫛状に切断することにより、同時に二枚を得ることができる。また、位相差板３２０を製造する際には、除去する部分が掘削部４０２と切代部４０４のみであるため、不要な部分が少なく、コストの低減が図れ、切断に必要な時間を少なくできる。これにより、リードタイムを短くすることができ、量産コストの低減も図れる。
そして、エッチングにより除去する部分を、透光部を形成するための掘削部のみとすることができるので、エッチング液の使用量を低減でき、環境負荷を低減した偏光変換素子とすることができる。
また、補強部３２４が透光部３２３よりも肉厚であるので、透光部３２３の破損を防止して、位相差板３２０を容易に取り扱うことができ、リードタイムの短縮も図れる。また、位相差板３２０の耐衝撃性も向上する。
（２）透光部３２３の光入射面３２３Ａと光学素子（偏光ビームスプリッターアレイ）３１０の光出射面３１０Ｅとに反射防止膜を形成することにより、光が光学素子３１０と位相差板３２０とを透過する際に、光の反射を防止して、光の透過率の低下（損出）を抑制できる。
【００４１】
（３）透光部３２３と光学素子３１０とを接合しないので、透光部３２３と光学素子３１０とを接合する場合に光の透過率が低下する等の不都合を回避できる。
（４）接合膜により基部３２１と光学素子３１０とを接合するため、位相差板３２０の押さえ治具が不要となり、部品点数を削減できる。
（５）接合層３１４等を変性アクリレート又は変性メタクリレートを主成分とする紫外線硬化型の接着剤を用いることにより、耐熱性及び耐光性に優れ、接合強度を確保できる。従って、偏光変換素子３００の長寿命化が図れる。
（６）接合層３１４等をプラズマ重合法により形成することにより、耐熱性及び耐光性に優れ、接合強度を確保できる。従って、偏光変換素子３００のさらなる長寿命化が図れる。
【００４２】
（７）切断工程は、サンドブラストにより、透光性基板４００を一対の櫛状に切断するため、同時に二枚の位相差板３２０を得ることができ、低コストの偏光変換素子の製造方法を提供できる。
（８）凹部形成工程は、掘削部４０２にエッチングを施すことにより、透光部３２３と補強部３２４とを同時に形成できるため、効率的である。
（９）除去工程は、ライト・エッチングにより、位相差部３２２に形成された加工変質層を容易に除去できるため、エッチング溶液の使用量が少なくて済み経済的である。また、加工変質層を除去するため、透光部３２３を光が透過する際に、光学特性上の問題が生じてしまうことを回避できる。
（１０）切断工程は、接合層３１４の厚みＷ１と略同等となるわずかな幅Ｌで、切代部４０４を切断するので、透光部３２３の幅を比較的広いものとすることができる。そのため、偏光分離部３１２により分離された光を透光部３２３に確実に透過させることができる。
（１１）また、上述したように、エッチング液の使用量を低減でき、環境負荷に配慮した製造方法とすることができる。さらに、水晶の透光性基板４００から位相差板３２０を製造する際に、除去する部分を少なくすることができるので、水晶の有効利用が図れ、環境負荷を低減できる。
【００４３】
［第二実施形態］
次に、本発明に係る第二実施形態の偏光変換素子について図１１を用いて説明する。
図１１は、本発明の偏光変換素子に係る第二実施形態の断面の一部分を拡大して示した図である。
第二実施形態では、位相差部の幅が第一実施形態よりも長くなる点が異なる。
すなわち、第一実施形態では、位相差部の両端縁が隣り合う２つの接合層の間に配置されていたが、第二実施形態では、図１１に示すように、位相差部３２２Ｃの両端縁が偏光分離部３１２と、反射部３１３との間に配置されている点が異なる。それ以外の構成については、前記第一実施形態と同様であるので、説明を省略する。
なお、第二実施形態の位相差板３２０を製造する際にも、複屈折性を有する透光性基板を切断するための切代部は、境界部３１１Ａ１（偏光分離部３１２および反射部３１３）上で確保する。
【００４４】
（１２）第二実施形態では、上述の効果に加えて以下の効果を奏することができる。即ち、位相差部３２２Ｃの幅を第一実施形態の場合よりも長くすることができるので、光学領域を大きく稼ぐことができる。これにより、さらに偏光変換効率の優れた偏光変換素子を実現できる。
【００４５】
［第三実施形態］
次に、本発明に係る第三実施形態の偏光変換素子について図１２を用いて説明する。
図１２は、本発明の偏光変換素子に係る第二実施形態を示す分解斜視図である。
第一実施形態では、位相差部の先端部の両端部にしか補強部を有しない構成を説明したが、第三実施形態では、位相差部の先端部（透光部の端部）に第三補強部を有している点が異なる。
以下に、第三実施形態の偏光変換素子について説明するが第一実施形態と同様の構成については、その説明を省略又は簡潔にする。
【００４６】
第三実施形態の位相差板５００は、位相差部３２２の長手方向の先端部３２２Ａ１に、第三補強部３２４Ｃを有する。即ち、第三補強部３２４Ｃは、第一補強部３２４Ａ及び第二補強部３２４Ｂの基部３２１と反対側の端縁部を連結するように形成される。これにより、透光部３２３は、第一補強部３２４Ａと、第二補強部３２４Ｂと、第三補強部３２４Ｃと、基部３２１とにより四方が囲まれている。第三補強部３２４Ｃは、その厚さが第一補強部３２４Ａ等と同じである。
このような第三補強部３２４Ｃを有する位相差板５００は、第一実施形態と同様に製造できる。
【００４７】
（１３）第三実施形態では、上述の効果に加えて以下の効果を奏することができる。即ち、透光部３２３の端縁部に第一補強部３２４Ａと第二補強部３２４Ｂに加えて、第三補強部３２４Ｃも形成したので、位相差部３２２の強度をさらに高めることができる。これにより、位相差板５００の取り扱いがさらに容易になる。
【００４８】
［第四実施形態］
次に、本発明に係る第四実施形態の偏光変換素子について図１３を用いて説明する。
図１３は、第四実施形態の偏光変換素子を示す分解斜視図である。
第一実施形態では、位相差板が基部と位相差部とを有する一部材からなる構成を説明したが、第四実施形態では、位相差板が二部材（薄肉部材及び肉厚部材）からなる点が異なる。
以下に、第四実施形態の偏光変換素子を説明するが、第一実施形態と同様の構成については、その説明を省略又は簡潔にする。
【００４９】
第四実施形態の位相差板６００は、板状の薄肉部材６１０と、薄肉部材６１０の平面に接合された肉厚部材６２０からなる。
薄肉部材６１０は、第一実施形態の透光部と同様の厚みであり、補強部が形成されていない以外は、第一実施形態の位相差板と同様である。薄肉部材６１０は、薄肉基部６１１と、薄肉基部６１１に形成された薄肉本体６１２とを有する。
【００５０】
肉厚部材６２０は、薄肉部材６１０の一方の平面に接合膜により接合される。接合膜は、上述した接合層と同様である。
肉厚部材６２０は、薄肉基部６１１と同形状の肉厚基部６２１と、この肉厚基部６２１における長手方向と直交する方向に延びて複数形成された棒状の肉厚本体６２２とを有する。
肉厚本体６２２は、薄肉本体６１２における長手方向と直交する方向の端縁部に対応する位置にのみ配置される。また、肉厚本体６２２の厚みはＷ３である（図２参照）。
これら薄肉部材６１０と肉厚部材６２０とにより、第一実施形態の位相差板と同様の位相差板６００が形成される。
【００５１】
＜偏光変換素子の製造方法＞
次に、第四実施形態の偏光変換素子の製造方法について説明する。
第四実施形態の製造方法では、切断工程、除去工程、凹部形成工程、接合工程の順に実施されるが、凹部形成工程以外は、第一実施形態と同様である。
従って、以下に、第三実施形態の製造方法の凹部形成工程について説明するが、第一実施形態と同様の構成については、その説明を省略又は簡潔にする。
第三実施形態の製造方法では、まず、平板状の薄肉基板が用意され、切断工程と除去工程とを経て、一対の薄肉部材６１０が得られる。
【００５２】
（凹部形成工程）
凹部形成工程では、薄肉部材６１０と、別途形成された肉厚部材６２０とが用意される。そして、図１３に示すように、薄肉部材６１０の薄肉基部６１１に肉厚部材６２０の肉厚基部６２１が接合膜により接合される。この接合膜は、接合層と同様である。そして、薄肉本体６１２の端縁部には、肉厚本体６２２が対応するように接合される。このようにして、位相差板６００が得られる。
【００５３】
（１４）第四実施形態では、上述の効果（８）と異なり以下の効果を奏することができる。即ち、保護膜を形成したり、エッチングを実施することなく、透光部と補強部とを有する位相差板６００を製造することができる。従って、本発明の位相差板は、多様な方法で製造できる。
【００５４】
［第五実施形態］
次に、本発明に係る第五実施形態の偏光変換素子について図８から１０を用いて説明する。図１４は、第五実施形態の偏光変換素子を示す斜視図である。
第一実施形態では、位相差板は１枚からなる単層型であったが、第五実施形態では、２枚からなる積層型である点が異なる。
以下に、第五実施形態の偏光変換素子を説明するが、第一実施形態と同様の構成については、その説明を省略又は簡潔にする。
【００５５】
第五実施形態の位相差板７００は、光の入射方向から順に接合された第一位相差板７１０と第二位相差板７２０とを有する。第一位相差板７１０と第二位相差板７２０とは、第一実施形態の位相差板と各部の厚みが異なる以外は、同形状である。この積層型の位相差板７００は、第一実施形態と同様に１／２波長板として機能する。
第一位相差板７１０の透光部７１１の光出射面は、第二位相差板７２０の透光部７２１の光入射面と接合されていない。一方、第一位相差板７１０の基部７１２と、第二位相差板７２０の基部７２２とは積層接合膜により、接合されている。積層型の位相差板７００は、位相差部本体７３０の断面が略「Ｈ」形状である。なお、位相差板の積層枚数は３枚以上でもよい。なお、透光部７１１、７２１の対向するそれぞれの主面には反射防止膜が形成されている。また、透光部７１１、７２１のそれぞれの凹部の底部にも反射防止膜が形成されているとよい。
【００５６】
＜偏光変換素子の製造方法＞
次に、第五実施形態の偏光変換素子の製造方法について図１５，１６を参照して説明する。
図１５は、偏光変換素子の製造方法における凹部形成工程と切断工程とを概略的に示す図であり、図１６（Ａ）は、切断工程の第一サンドブラスト工程であり、（Ｂ）は、第二サンドブラスト工程を示す図である。
【００５７】
第五実施形態の製造方法では、積層工程、凹部形成工程、切断工程、除去工程、接合工程が順に実施される。この第五実施形態の製造方法では、凹部形成工程の前に積層工程が新たに実施され、凹部形成工程、切断工程が異なる以外は、第一実施形態と同様である。従って、積層工程と凹部形成工程と切断工程以外の工程については説明を省略又は簡潔にする。
【００５８】
（積層工程）
積層工程では、複屈折性を有する第一透光性基板７１０Ａと、第二透光性基板７２０Ａとが用意される。そして、第一透光性基板７１０Ａと、第二透光性基板７２０Ａとが積層接合膜により接合される。これにより、図１５に示すように、積層型の透光性基板７００Ａが得られる。
【００５９】
（凹部形成工程）
凹部形成工程では、図１５に示すように、透光性基板７００Ａの第一透光性基板７１０Ａの平面に第一実施形態と同様のエッチングが施される。これにより、第一透光性基板７１０Ａに透光部７１１が形成される。
さらに、凹部形成工程では、透光性基板７００Ａが裏返されて、第二透光性基板７２０Ａの平面にも、第一実施形態と同様のエッチングが施される。これにより、第二透光性基板７２０Ａにも、透光部７２１が形成される（図１４参照）。
【００６０】
（切断工程）
切断工程では、第一実施形態と同様に、第一マスク工程と、第一サンドブラスト工程と、第二マスク工程と、第二サンドブラスト工程とが実施され、１５に示すように、破線で示す如く切代部７４０に沿って、透光性基板７００Ａが切断される。
図１６（Ａ）に示すように、第一マスク工程では、第一実施形態と同様に、積層型の第一透光性基板７１０Ａの表面に一対の保護膜７５０が形成され、第一サンドブラスト工程が実施される。これにより、第一実施形態と同様の貫通孔７５１と、傾斜部７５２とが形成される。その後、第一マスク工程で形成された保護膜７５０が除去される。
次に、第二マスク工程と、第二サンドブラスト工程とが実施される。これにより、図１６（Ｂ）に示すように、透光性基板７００Ａの側壁に突出部７５３が形成される。この突出部７５３は、第一透光性基板７１０Ａと第二透光性基板７２０Ａとに連続するようにそれぞれ形成される。その後、第二マスク工程で形成された保護膜７５０が除去される。
そして、図１４に示すように、第一位相差板７１０の透光部７１１と第二位相差板７２０の透光部７２１とが当接した積層型の位相差板７００が得られる。
その後、除去工程、接合工程が実施され、第四実施形態の偏光変換素子が得られる。
【００６１】
（１５）このような第五実施形態では、上述した効果の他にも以下の効果を奏する。即ち、第一透光性基板７１０Ａと第二透光性基板７２０Ａとを予め接合することにより、積層した状態で位相差板７００を２枚同時に得ることができる。
【００６２】
［第六実施形態］
次に、本発明に係る第六実施形態の偏光変換素子について図１１を用いて説明する。図１７は、第六実施形態の偏光変換素子を示す斜視図である。
第五実施形態では、第一位相差板の透光部と第二位相差板の透光部とが当接するが、第六実施形態の位相差板では、第一位相差板の透光部と第二位相差板の透光部とが当接しない点が異なる。
以下に、第六実施形態の偏光変換素子を説明するが、第五実施形態と同様の構成については、その説明を省略又は簡潔にする。
【００６３】
第六実施形態の位相差板８００は、第一位相差板８１０の透光部８１１が第二位相差板８２０の透光部８２１と隙間Ｗ３を有している。一方、第一位相差板８１０の第一補強部８１２Ａは、第二位相差板８２０の第一補強部８２２Ａと接合されていてもよく、第一位相差板８１０の第二補強部８１２Ｂも第二位相差板８２０の第二補強部８２２Ｂと接合されてもよい。なお、透光部７１１、７２１の対向するそれぞれの主面及び反対側の主面には反射防止膜が形成されている。
【００６４】
＜偏光変換素子の製造方法＞
次に、第六実施形態の偏光変換素子の製造方法について説明する。
第六実施形態の製造方法では、凹部形成工程、切断工程、除去工程、積層工程、接合工程の順に実施される。ここで、第六実施形態の製造方法では、積層工程のみ第一実施形態と異なるため、積層工程以外の工程については、その説明を省略又は簡潔にする。
まず、凹部形成工程を経て、切断工程、除去工程、第一位相差板８１０と第二位相差板８２０とがそれぞれ得られる。これら第一位相差板８１０と第二位相差板８２０とは、厚みが異なる以外は、第一実施形態の位相差板と同様の形状である。
【００６５】
（積層工程）
そして、図１７に示すように、積層工程では、前記切断工程等にて得られた第一位相差板８１０と第二位相差板８２０とが積層される。
具体的には、第一位相差板８１０の透光部８１１と、第二位相差板８２０の透光部８２１とが当接しないように積層される。つまり、第一位相差板８１０の第一補強部８１２Ａに第二位相差板８２０の第一補強部８２２Ａが積層され、第一位相差板８１０の第二補強部８１２Ｂに第二位相差板８２０の第二補強部８２２Ｂが積層される。これにより、位相差板８００が得られる。
また、第一位相差板８１０の透光部８１１と第二位相差板８２０の透光部８２１との間に隙間Ｗ３が設けられている。そのため、第一位相差板８１０の透光部８１１は、第二位相差板８２０側の光出射面に反射防止膜が形成されることが好ましい。一方、第二位相差板８２０の透光部８２１も、第一位相差板８１０側の光入射面に反射防止膜が形成されることが好ましい。
【００６６】
［第七実施形態］
第七実施形態では、第六実施形態の位相差板の構成について、具体例を挙げて詳細に説明する。
図１８は、第一位相差板の位相差部と第二位相差板の位相差部とにおける各々の結晶光学軸の関係を示す分解斜視図である。
なお、光学軸方位角θ１、θ２は、積層型の位相差板に入射する直線偏光の偏光面と、各々の結晶光学軸とのなす角度であって、積層型の位相差板の光の出射面側から見て、入射する光の光軸を中心として反時計回りの方向を正の値と定義する。
【００６７】
（位相差板の第一の構成）
図１８（Ａ）に示すように、位相差板Ａは、第一位相差板８１０の透光部８１１における光学軸方位角θ１が４５°であり、第二位相差板８２０の透光部８２１における光学軸方位角θ２が１３５°である。即ち、第一位相差板８１０及び第二位相差板８２０の結晶光学軸８１０Ａ，８２０Ａは互いに９０°の角度で交差している。そして、第一位相差板８１０の結晶光学軸８１０Ａと第二位相差板８２０の結晶光学軸８２０Ａとは、それぞれ厚み方向に傾いておらず、それらの平面方向に平行である。
この位相差板Ａは、第一位相差板８１０の位相差が１８０°＋Ｎ×３６０°であり、第二位相差板８２０の位相差がＮ×３６０°で表される。なお、Ｎは正の整数である。
例えば、第一位相差板８１０の位相差をΓ１とし、第二位相差板８２０の位相差をΓ２としたとき、
Γ１＝１８０°＋３６０°×５＝１９８０°
Γ２＝３６０°×５＝１８００°
Ｎ＝５
である。
従って、位相差板Ａの位相差δは、
δ＝Γ１−Γ２＝１９８０°−１８００°＝１８０°
である。
第一位相差板８１０及び第二位相差板８２０を構成する水晶の切断角度、即ち、水晶の結晶光学軸８１０Ａ，８２０Ａに対して第一位相差板８１０及び第二位相差板８２０の主表面の法線がなす角度は、それぞれ９０°である。よって、これらの第一位相差板８１０及び第二位相差板８２０は、所謂、Ｙカット或いはＸカットの水晶基板である。
【００６８】
（位相差板の第二の構成）
図１８（Ｂ）に示すように、位相差板Ｂは、第一位相差板８１０の透光部８１１における光学軸方位角θ１が２２．５°であり、第二位相差板８２０の透光部８２１における光学軸方位角θ２が６７．５°である。即ち、第一位相差板８１０と、第二位相差板８２０との結晶光学軸８１０Ａ，８２０Ａは互いに４５°の角度で交差している。また、第一位相差板８１０と第二位相差板８２０との位相差がそれぞれ１８０°である。
そして、第一位相差板８１０及び第二位相差板８２０は、仕様に応じてそれぞれ結晶光学軸８１０Ａ，８２０Ａに対して、第一位相差板８１０及び第二位相差板８２０の主表面の法線がなす角度が０°を除く所定の角度α、即ち、０°＜α≦９０°を有していればよい。
ここでは、第一位相差板８１０及び第二位相差板８２０を構成する水晶の切断角度、即ち、水晶の結晶光学軸８１０Ａ，８２０Ａに対して第一位相差板８１０及び第二位相差板８２０の主表面の法線がなす角度αを、それぞれ９０°に設定した。このような第一位相差板８１０及び第二位相差板８２０は、所謂、Ｙカット或いはＸカットの水晶基板であり、このような第一位相差板８１０及び第二位相差板８２０を用いていると、入射角度依存性に優れた広帯域１／２波長板が得られる。
【００６９】
（位相差板の第三の構成）
位相差板Ｃは、位相差板Ｂと同様に、図１８（Ｂ）に示すように、第一位相差板８１０の透光部８１１における光学軸方位角θ１が２２．５°であり、第二位相差板８２０の透光部８２１における光学軸方位角θ２が６７．５°である。また、第一位相差板８１０と第二位相差板８２０との位相差がそれぞれ１８０°＋ｎ×３６０°（ｎは、１以上の整数）である。
ここで、第一位相差板８１０及び第二位相差板８２０を構成する水晶の切断角度、即ち、結晶光学軸８１０Ａ，８２０Ａに対して第一位相差板８１０及び第二位相差板８２０の主表面の法線がなす角度はそれぞれ９０°である。このような第一位相差板８１０及び第二位相差板８２０は、所謂、Ｙカット或いはＸカットの水晶基板である。こうすることにより入射角度依存性に優れた波長選択型の１／２波長板が得られる。例えば、Ｂ（青）帯域，Ｇ（緑）帯域，Ｒ（赤）帯域の波長に帯において位相差が１８０°となる１／２波長板を実現できる。
なお、上記位相差板Ａ，Ｂ，Ｃにおいて、光学軸方位角θ１、θ２の範囲は、要求仕様に応じて或いは許容誤差として、設定角度から±５°の範囲で有効である。
【００７０】
このような第七実施形態の位相差板Ａ，Ｂ，Ｃは、上述した第六実施形態の製造方法により製造できる。具体的には、表１に示す薄肉部の厚み（ｔ）等の条件下で製造される。表１中の厚み（ｔ）は、第一位相差板８１０及び第二位相差板８２０のそれぞれの薄肉部（透光部）の厚みである。また、表１に示す数値の単位は、「ｍｍ」である。
【００７１】
【表１】
2012145845.tif 000003
【００７２】
［第八実施形態］
次に、本発明に係る第八実施形態の位相差板について図１９を用いて説明する。図１９は、第八実施形態の位相差板の製造方法を説明するための図である。
第八実施形態の偏光変換素子の製造方法では、第一実施形態の位相差板と切断工程のみ異なり、得られる偏光変換素子は、第一実施形態と同様である。
以下に、第八実施形態の切断工程について説明するが、第一実施形態と同様の構成については、その説明を省略又は簡潔にする。
【００７３】
第八実施形態の位相差板の製造においては、第一実施形態で用いた透光性基板よりも大判の透光性基板９００が用意される。この大判の透光性基板９００から一対の位相差板が９組、即ち、１８枚の位相差板が製造される。
【００７４】
（切断工程）
まず、切断工程前に、凹部形成工程が実施され、透光性基板９００に図示しない透光部が形成されている。
切断工程の第一マスク工程では、図１９に示すように、一対の櫛状となる保護膜９０１が９組形成される。この一対の櫛状の保護膜９０１の間には、第一実施形態と同様の切代部９０２が形成される。
また、第八実施形態の偏光変換素子の製造方法では、互いに隣接する一対の位相差板と、一対の位相差板との間の境界にも境界切代部９０３が形成される。
【００７５】
次に、第一サンドブラスト工程では、切代部９０２と境界切代部９０３に、サンドブラストが実施される。これにより、貫通孔が形成され、１８枚の位相差板が分離される。
その後、１８枚の位相差板が裏返されて第二マスク工程により保護膜が形成される。そして、第二サンドブラスト工程では、第一サンドブラスト工程で形成された貫通孔に対して、サンドブラストが実施される（図９参照）。
そして、得られた１８枚の位相差板に、除去工程、接合工程が実施され、それぞれの位相差板が光学素子に接合される。これにより、第八実施形態の偏光変換素子が得られる。
【００７６】
（１６）第八実施形態の製造方法では、第一実施形態で説明したほかに、切代部９０２と境界切代部９０３との切断をサンドブラストで共通化できるという効果を奏する。これにより、切断作業を容易にできる。
【００７７】
［第九実施形態］
第九実施形態では、本発明に係る偏光変換素子を備えた投射装置として液晶プロジェクターを例示して説明する。２０はプロジェクターの概略構成図である。図２１は、プロジェクターに設けられた偏光変換ユニットの分解斜視図である。
図２０において、プロジェクター１００は、インテグレーター照明光学系１１０と、色分離光学系１２０と、リレー光学系１３０と、光変調装置１４０と、投射光学装置１５０とを備える。
【００７８】
インテグレーター照明光学系１１０は、光源１１１と、第１レンズアレイ１１２と、偏光変換ユニット２００と、重畳レンズ１１３とを備える。
インテグレーター照明光学系１１０は、光源１１１の光を略平行光線として第１レンズアレイ１１２へと射出する。
偏光変換ユニット２００は、第１レンズアレイ１１２から出射された光を１種類の直線偏光光に変換する。図２１に示すように、この偏光変換ユニット２００は、第２レンズアレイ２１０と、遮光板２２０と、上記偏光変換素子３００と、固定枠２３０と、固定具２４０とを備える。
第２レンズアレイ２１０は、偏光変換素子３００の光入射側に配置され、重畳レンズ１１３とともに、第１レンズアレイ１１２の各小レンズの像を透過型液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂ上に結像させる。
【００７９】
遮光板２２０は、スリット状の複数の孔２２１を有し、これらの孔２２１が偏光変換素子３００の偏光分離部３１２に対応するように配置される。これにより、遮光板２２０は、偏光変換素子３００の偏光分離部３１２に対応する光入射面３１０Ｄにのみ光を入射させることができる。なお、図２１では、孔２２１と偏光分離部３１２との対応関係は、概略的に示されている。
固定具２４０は、第２レンズアレイ２１０と、遮光板２２０と、偏光変換素子３００とを固定枠２３０に固定する。
【００８０】
偏光変換ユニット２００を組み立てる際には、固定枠２３０の一方の開口面（図２１では下面）側から２つの偏光変換素子３００が挿入され、もう一方の開口面（図２１では上面）側から遮光板２２０と第２レンズアレイ２１０とがこの順に挿入される。これらの第２レンズアレイ２１０と、遮光板２２０と、偏光変換素子３００とは、固定枠２３０に収納された状態で、４つの固定具２４０で上下２方向から挟持される。固定具２４０は、その一端部が第２レンズアレイ２１０と係合し、他端部が偏光変換素子３００の位相差板３２０と係合する。
【００８１】
図２０に示すように、色分離光学系１２０は、２枚のダイクロイックミラー１２１，１２２と、反射ミラー１２３とを備える。
リレー光学系１３０は、入射側レンズ１３１と、リレーレンズ１３３と、反射ミラー１３２，１３４とを備える。
色分離光学系１２０と、リレー光学系１３０とは、インテグレーター照明光学系１１０から射出された複数の光を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の色光に分離し、各色光を、フィールドレンズ１４２を通して透過型液晶パネル１４１Ｂ、１４１Ｇ，１４１Ｒに到達させる。
【００８２】
光変調装置１４０は、透過型液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂと、フィールドレンズ１４２と、クロスダイクロイックプリズム１４３とを備え、入射した光を画像情報に応じて変調してカラーの光学像を形成する。投射光学装置１５０は、光変調装置１４０で変調された光を投射する。
【００８３】
（１７）第一実施形態で説明したように、位相差板の基部が３ｍｍから４ｍｍ程度の幅を有するので、固定具２４０により位相差板を固定枠２３０に良好に固定できる。即ち、従来の使用していた固定枠２３０や固定具２４０のサイズを変えることなく、位相差板を固定できる。このことから、本発明の位相差板は、汎用性が高いと言える。
（１８）プロジェクター１００および偏光変換ユニット２００は、上述した偏光変換素子３００を備えるため、取り扱いが容易で、低コストのプロジェクター１００および偏光変換ユニット２００を提供できる。
【００８４】
（変形例）
なお、本発明は本実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
【００８５】
例えば、第一実施形態では、位相差部は、光出射面における偏光分離部の上部の領域に配置される構成を説明したが、反射部の上部の領域に配置されていてもよい。こうすることにより、偏光変換ユニットに入射したランダム光をＰ偏光の光束に統一して出射させることができる。
第一実施形態では、凹部形成工程において、エッチングにより、透光部と補強部とが形成される構成を説明したが、サンドブラストにより、透光部等が形成されてもよい。
また、第一実施形態では、凹部形成工程の後に切断工程が実施される構成を説明したが、切断工程の後に凹部形成工程が実施されてもよい。
そして、第一実施形態では、透光部や補強部が光学素子と接合されない構成を説明したが、透光部等が上述したような接合膜により光学素子に接合されていても良い。
【００８６】
第八実施形態では、境界切代部にサンドブラストが実施される構成を例示したが、砥石を用いたダイシングにより切断されてもよい。
また、第八実施形態では、第一サンドブラスト工程にて１８枚の位相差板が分離する構成を説明したが、１８枚の位相差板が分離しないように粘着シートを用いてそれぞれの位相差板を貼り付けるようにしてもよい。
この場合、まず、第一マスク工程において、一対の櫛状の保護膜が形成されるとともに、境界切代部にも保護膜が形成される。第一サンドブラスト工程では、蛇行した切代部のみサンドブラストが実施される。ここで、境界切代部にサンドブラストが実施されないので、互いに隣接する一対の位相差板と、一対の位相差板とは分離されていない。
続けて、第二マスク工程と、第二サンドブラスト工程が実施される。
その後、境界切代部にダイシングによりＶ溝が形成される。そして、透光性基板の一方の面のみに粘着シートが貼り付けられる。続けて、このシートの上からハンマーで衝撃が加えられて、Ｖ溝に沿って互いに隣接する一対の位相差板と、一対の位相差板とが分割される。このように粘着シート上に透光性基板を貼り付けた状態で、ハンマーで境界切代部を分離することにより、それぞれの位相差板が分散してしまうことを防止できる。
【００８７】
また、接合膜や接合層などがそれぞれプラズマ重合法により設けられる構成を説明したが、原子拡散接合法により設けられてもよい。
ここで、原子拡散接合法では、まず、真空容器内においてスパッタリングやイオンプレーティング等の真空成膜により真空中で光学素子及び位相差板にそれぞれ微結晶連続薄膜が成膜される。そして、微結晶連続薄膜同士が成膜中又は成膜後に重ね合わされて、接合界面及び結晶粒界において原子拡散が生じることにより光学素子及び位相差板の間で接合する。
なお、微結晶連続薄膜同士が重なり合う場合だけでなく、光学素子と、位相差板とのいずれか一方に微結晶連続薄膜が形成され、いずれか他方に微結晶構造が形成されるようにしてもよい。そして、これら微結晶連続薄膜と微結晶構造とが重なり合う状態で、原子拡散接合が実施されるようにしてもよい。
また、接合膜や接合層などは、耐光性を有する接着剤により形成されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明は、例えば、プロジェクターなどの投射装置に組み込まれる偏光変換素子及びその製造方法として利用できる。
【符号の説明】
【００８９】
１００…プロジェクター（投射装置）、１１１…光源、１４０…光変調装置、１５０…投射光学装置、２００…偏光変換ユニット、２３０…固定枠、３００…偏光変換素子、３１０…光学素子（偏光ビームスプリッターアレイ）、３１０Ｄ、３２３…光入射面、３１０Ｅ…光出射面、３１１…透光性基板、３１１Ａ…接合面、３１１Ａ１…境界部、３１２…偏光分離部、３１３…反射部、３１４…接合層、３２０、５００、７００、８００…位相差板、３２１…基部、３２２…位相差部、３２３、７１１、７２１、８１１、８２１…透光部、３２４…補強部、３２４Ａ、８１２Ａ、８２２Ａ…第一補強部、３２４Ｂ、８１２Ｂ、８２２Ｂ…第二補強部、３２４Ｃ…第三補強部、４０７、７５３…突出部（切断部）、７１０Ａ…第一透光性基板、７２０Ａ…第二透光性基板、４００、７００Ａ、９００…透光性基板、７１０、８１０…第一位相差板、７２０、８２０…第二位相差板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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