(57)【要約】【課題】位相差板を偏光分離素子の光射出面上に格子状に配列して、接着剤を用いて貼り合わせる際に、接着剤が光の有効エリア内にはみ出して偏光変換効率が低下する、あるいは接着剤が偏光変換素子の光射出面を汚染するなどを防止した偏光変換素子および偏光変換素子の製造方法を提供する。【解決手段】入射した光を二種類の偏光光に分離するための偏光分離素子２と、偏光分離素子２の光射出面２ｂに貼着された支持基板３と、支持基板３の光射出面３ｂに選択的に配置され、偏光分離素子２を透過した二種類の偏光光の一方を他方の偏光光に変換するための複数の位相差板４とを備えた偏光変換素子１は、支持基板３の光射出面３ｂに位相差板４が偏光分離素子２の複数の界面に交互に設けられた偏光分離膜２ｄまたは反射膜２ｅに対応した格子状に接着剤５を介して貼着され、その位相差板４の外形形状に沿う溝３ｃを備えている。【選択図】図１
2009169211.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光入射面および前記光入射面に略平行な光射出面に略４５°の角度を成す複数の界面で順次貼り合わされた透光性基材を有し、前記界面に入射光を二種類の偏光光に分離する偏光分離膜と入射する偏光光を反射する反射膜とが交互に設けられた偏光分離素子と、該偏光分離素子の光射出面に貼着された透光性基板より成る支持基板と、該支持基板の光射出面に前記偏光分離素子の前記偏光分離膜または前記反射膜に対応して格子状に貼着された位相差板とを備えた偏光変換素子であって、
前記位相差板は接着剤を介して前記支持基板に貼着され、
前記支持基板は前記位相差板の外形形状に沿って前記接着剤を収容する凹部を備えた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、
前記支持基板の屈折率と前記位相差板を貼着する前記接着剤の硬化後の屈折率とが、前記透光性基材の屈折率に実用上近接していることを特徴とする偏光変換素子。
【請求項３】
光入射面および前記光入射面に略平行な光射出面に略４５°の角度を成す複数の界面で順次貼り合わされた透光性基材を有し、前記界面に入射光を二種類の偏光光に分離する偏光分離膜と入射する偏光光を反射する反射膜とが交互に設けられた偏光分離素子と、該偏光分離素子の光射出面に貼着された無機透光性基板より成る支持基板と、該支持基板の光射出面に接着剤を介して前記偏光分離素子の前記偏光分離膜または前記反射膜に対応して格子状に貼着された位相差板とを備えた偏光変換素子の製造方法であって、
前記無機透光性基板の一方の面上に前記位相差板の外形形状に沿って前記接着剤を収容する凹部を形成する凹部形成工程と、
前記支持基板の光射出面に、該支持基板と互いに近接する屈折率を有する前記接着剤を介して前記位相差板を貼着する位相差板貼着工程と、
前記位相差板が貼着された前記支持基板を、前記偏光分離素子の光射出面に貼着する支持基板貼着工程と、
を備えたことを特徴とする偏光変換素子の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の偏光変換素子の製造方法であって、
前記位相差板貼着工程と前記支持基板貼着工程との間に、前記位相差板貼着工程において貼り合わされた前記位相差板を所定の厚さに研磨する研磨工程を、さらに備えたことを特徴とする偏光変換素子の製造方法。
【請求項５】
請求項３または４に記載の偏光変換素子の製造方法であって、
前記凹部形成工程は、少なくともダイシング法、エッチング法またはフェムト秒パルスレーザを照射した後にエッチング処理するレーザ加工法の内のいずれかの加工法を用いて、前記凹部を形成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、ランダムな偏光方向を有する光を、一方向の偏光方向を有する光に変換する偏光変換素子および偏光変換素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶プロジェクタなどの光学機器において、ランダムな偏光方向を有する光を、一方向の偏光方向を有する光に変換する光学素子として偏光変換素子が知られている。図９は、従来の一般的な偏光変換素子を説明するための模式図であり、（ａ）は偏光変換素子の斜視図、（ｂ）は（ａ）を＋Ｚ軸方向から矢視した偏光変換素子の断面図である。
図９（ａ）および図９（ｂ）において、偏光変換素子５０は、入射した光を二種類の偏光光に分離するための偏光分離素子５１と、偏光分離素子５１の光射出面側に選択的に配置され、二種類の偏光光の一方を他方の偏光光に変換するための１／２λ位相差板５２とを有している。なお、偏光変換素子５０に入射する光は、その主光線（中心軸）が、システム光軸ＡＬ（図９（ｂ）中に一点鎖線で示す）に略平行に入射する。
【０００３】
偏光分離素子５１は、システム光軸ＡＬに略直交する光入射面と、光入射面に略平行な光射出面と、光入射面および光射出面と所定の角度を成す複数の界面で順次貼り合わされた複数のガラス材５１ａと、複数の界面に交互に設けられた複数の偏光分離膜５１ｂ（図中に実線で示す）および反射膜５１ｃ（図中に破線で示す）とを備えている。
複数の界面の光入射面（光射出面）との所定の角度は、一般的に４５°であり、ガラス材５１ａは、Ｘ−Ｙ軸方向において略平行四辺形の断面形状を有しｚ軸方向に延伸する柱状を成している。
【０００４】
偏光分離膜５１ｂは誘電体多層膜で形成され、入射した光線束（ｓ偏光光＋ｐ偏光光）を、ｓ偏光の部分光線束（ｓ偏光光）とｐ偏光の部分光線束（ｐ偏光光）とに分離して、ｓ偏光光を反射し、ｐ偏光光を透過する機能を有する。一方、反射膜５１ｃは誘電体多層膜または金属膜で形成され、反射膜５１ｃに入射したｓ偏光光を反射する機能を有する。
１／２λ位相差板５２は、偏光分離膜５１ｂを透過したｐ偏光光が通過するガラス材５１ａの光射出面に、格子状に配列して設けられている。この１／２λ位相差板５２は、入射するｐ偏光光を、偏光方向が直交するｓ偏光光に変換する機能を有している。
【０００５】
なお、偏光変換素子５０は、一般的に偏光変換素子５０に入射する光が偏光分離膜５１ｂのみに入射し、反射膜５１ｃには入射しないように配列された遮光板５５（図９（ｂ）中に二点鎖線で示す）が、光入射面側に配設されて用いられる。遮光板５５としては、アルミニウム板などの遮光性を有する金属板に開口部５５ａと遮光部５５ｂとを形成したものが例示される。
【０００６】
このように構成された偏光変換素子５０は、図９（ｂ）に示すように、柱状のガラス材５１ａが延伸する方向をｚ軸方向に配置して用いられる。そして、遮光板５５の開口部５５ａより偏光分離素子５１のガラス材５１ａに入射した光（ｓ偏光光＋ｐ偏光光）が、偏光分離膜５１ｂにおいてｓ偏光光とｐ偏光光の２つの部分光線束に分離される。偏光分離膜５１ｂで分離された一方のｓ偏光光が、反射膜５１ｃにおいて反射されると共に、分離された他方のｐ偏光光が偏光分離膜５１ｂを透過して１／２λ位相差板５２においてｓ偏光光に変換される。すなわち、偏光変換素子５０において一種類の偏光光に変換されたｓ偏光光が、偏光変換素子５０からシステム光軸ＡＬと略平行方向に射出される。
【０００７】
こうした偏光変換素子５０の１／２λ位相差板５２には、一般的に有機材料系の位相差フィルムが広く用いられている。位相差フィルムより成る１／２λ位相差板５２は、ｐ偏光光が通過するガラス材５１ａの光射出面に、圧力を加えることで被接合物同士を接合することができる感圧型接着剤（粘着剤）を用いて貼着される。したがって、接着剤を用いた場合の製造工程の煩雑さや、接着剤の溢れるなどの不具合はないが、光源から射出された光が位相差フィルムを通過することによって、黄変したり発熱したりして、位相差フィルムの光学特性の劣化を招き、偏光変換素子５０の偏光変換効率が低下するという問題を有している。
こうした問題に対応するために、１／２λ位相差板を水晶を用いて構成した偏光変換素子が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−３０２５２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に示されるような１／２λ位相差板に無機物質より成る透明性光学基板（水晶板）を用いた偏光変換素子は、短冊状に加工された多数の１／２λ位相差板を、偏光分離素子の偏光分離膜または反射膜に対応した光射出面上に格子状に配列して、一枚ずつ紫外線硬化型接着剤を用いて貼り合わせるのが最も一般的である。しかしながら１／２λ位相差板を接着剤を用いて貼り合わせる際に、接着剤が光の有効エリア内にはみ出して光の散乱を発生させることにより偏光変換効率が低下する、あるいは接着剤が硬化せずにゲル状化して偏光変換素子の光射出面を汚染するなどの課題を有する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【００１１】
［適用例１］
本適用例に係る偏光変換素子は、光入射面および前記光入射面に略平行な光射出面に略４５°の角度を成す複数の界面で順次貼り合わされた透光性基材を有し、前記界面に入射光を二種類の偏光光に分離する偏光分離膜と入射する偏光光を反射する反射膜とが交互に設けられた偏光分離素子と、該偏光分離素子の光射出面に貼着された透光性基板より成る支持基板と、該支持基板の光射出面に前記偏光分離素子の前記偏光分離膜または前記反射膜に対応して格子状に貼着された位相差板とを備えた偏光変換素子であって、前記位相差板は接着剤を介して前記支持基板に貼着され、前記支持基板は前記位相差板の外形形状に沿って前記接着剤を収容する凹部を備えたことを特徴とする。
【００１２】
これによれば、光入射面および光入射面に略平行な光射出面に略４５°の角度を成す複数の界面で順次貼り合わされた複数の透光性基材を有し、界面に入射光を二種類の偏光光に分離する偏光分離膜と入射する偏光光を反射する反射膜とが交互に設けられた偏光分離素子の光射出面に、透光性基板より成る支持基板が貼着され、支持基板の光射出面に、位相差板が偏光分離素子の偏光分離膜または反射膜に対応して格子状に接着剤を介して貼着され、その位相差板の外形形状に沿って接着剤を収容する凹部を備えることにより、位相差板を貼着する際に接着面からはみ出した接着剤を凹部内に収容し、接着剤が光の有効エリアに流れ出すのを阻止して有効エリアが狭まるのを防ぐと共に、光射出面が汚染するのを防ぐことができる。したがって、入射光（ｓ偏光光＋ｐ偏光光）を一種類のｓ偏光光またはｐ偏光光に変換して射出する偏光変換効率の低減を抑制した偏光変換素子が得られる。
【００１３】
［適用例２］
上記適用例に係る偏光変換素子は、前記支持基板の屈折率と前記位相差板を貼着する前記接着剤の硬化後の屈折率とが、前記透光性基材の屈折率に実用上近接していることが好ましい。
これによれば、透光性基材、支持基板および支持基板の光射出面に位相差板を貼着する接着剤の屈折率が、互いに近接していることにより、接着面における表面反射の発生を抑制し、表面反射率を０．５％程度以下に抑えることができる。
【００１４】
［適用例３］
本適用例に係る偏光変換素子の製造方法は、光入射面および前記光入射面に略平行な光射出面に略４５°の角度を成す複数の界面で順次貼り合わされた透光性基材を有し、前記界面に入射光を二種類の偏光光に分離する偏光分離膜と入射する偏光光を反射する反射膜とが交互に設けられた偏光分離素子と、該偏光分離素子の光射出面に貼着された無機透光性基板より成る支持基板と、該支持基板の光射出面に接着剤を介して前記偏光分離素子の前記偏光分離膜または前記反射膜に対応して格子状に貼着された位相差板とを備えた偏光変換素子の製造方法であって、前記無機透光性基板の一方の面上に前記位相差板の外形形状に沿って前記接着剤を収容する凹部を形成する凹部形成工程と、前記支持基板の光射出面に、該支持基板と互いに近接する屈折率を有する前記接着剤を介して前記位相差板を貼着する位相差板貼着工程と、前記位相差板が貼着された前記支持基板を、前記偏光分離素子の光射出面に貼着する支持基板貼着工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
この製造方法によれば、無機透光性基板の一方の面上に位相差板の外形形状に沿って接着剤を収容する凹部を形成する凹部形成工程と、支持基板の光射出面に支持基板と互いに近接する屈折率を有する接着剤を介して位相差板を貼着する位相差板貼着工程と、位相差板が貼着された支持基板を偏光分離素子の光射出面に貼着する支持基板貼着工程とを備えることにより、位相差板を貼着する際に接着面からはみ出した接着剤を凹部内に収容し、接着剤が光の有効エリアに流れ出すのを阻止して有効エリアが狭まるのを防ぐと共に、光射出面が汚染するの防ぐことができる。したがって、接着剤を拭き取る作業工数や、接着剤が残存することによる外観不良などが増加することもない。
【００１６】
［適用例４］
上記適用例に係る偏光変換素子の製造方法は、前記位相差板貼着工程と前記支持基板貼着工程との間に、前記位相差板貼着工程において貼り合わされた前記位相差板を所定の厚さに研磨する研磨工程を、さらに備えるのが好ましい。
【００１７】
この製造方法によれば、位相差板貼着工程と支持基板貼着工程との間に、支持基板上に貼着された位相差板を所定の厚さに研磨する研磨工程を、さらに備えることにより、位相差板貼着工程において貼り合わされる位相差板を所定の厚さよりも厚い平板を用いることができる。それは、所定の厚さよりも厚い位相差板を貼着した後に、研磨工程において所定の厚さに研磨するので、予め所定の厚さに加工された薄い位相差板を取り扱うのに比べて、取り扱い性が向上し、位相差板を破損するなどの不具合を排除すると共に、より作業性に優れた偏光変換素子の製造方法が得られる。
【００１８】
［適用例５］
上記適用例に係る偏光変換素子の製造方法は、前記凹部形成工程において、少なくともダイシング法、エッチング法またはフェムト秒パルスレーザを照射した後にエッチング処理するレーザ加工法の内のいずれかの加工法を用いて、前記凹部を形成することが好ましい。
【００１９】
この製造方法によれば、凹部形成工程において、接着剤を収容する凹部を形成するのに、少なくともダイシング法、エッチング法またはフェムト秒パルスレーザを照射した後にエッチング処理するレーザ加工法の内のいずれかの加工法を用いることにより、所望の断面形状を備えた凹部を容易に形成することができる。特に、レーザ加工法用いた場合には、滑らかな平滑面の形成面を有する断面形状がＶ字形状の凹部を、所望する正確な位置および寸法に、しかも安定的に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係る偏光変換素子の構成を模式的に示す斜視図であり、図２は、図１に示した偏光変換素子の部分拡大断面図である。なお、これらの図１，２は、説明の便宜のために各構成要素の寸法や比率を実際のものとは異ならせてある。このことは、以後に示す全ての図面においても同様である。
【００２１】
図１および図２において、偏光変換素子１は、入射した光を二種類の偏光光に分離するための偏光分離素子（ＰＢＳ）２と、偏光分離素子２の一方の面に貼着された支持基板３と、支持基板３の一方の面に選択的に配置され、偏光分離素子２を透過した二種類の偏光光の一方を他方の偏光光に変換するための複数の１／２λ位相差板４とを備え、矩形状の外形形状を成している。
【００２２】
偏光分離素子２は、光入射面２ａと光入射面２ａに略平行な光射出面２ｂとを有し、光入射面２ａおよび光射出面２ｂに所定の角度を成す複数の界面で順次貼り合わされた柱状のガラス材２ｃ（但し、両側最端部は三角柱形状を成している）と、複数の界面に交互に設けられた偏光分離膜２ｄ（図１中に実線で示す）と反射膜２ｅ（図１中に破線で示す）とを含み構成されている。
【００２３】
複数の界面が光入射面２ａおよび光射出面２ｂと成す所定の角度は、例えば、４５°であり、ガラス材２ｃはＸ軸−Ｙ軸方向において略平行四辺形の断面形状を有し、Ｚ軸方向に延伸する柱状を成して、互いに隣り合うガラス材２ｃ同士が接着剤（図示せず）により貼り合わされている。
本実施形態におけるガラス材２ｃは、例えば、白板ガラス（Ｂ２７０）よりなる。
【００２４】
偏光分離膜２ｄは、誘電体多層膜で形成される。誘電体多層膜は、例えば、ＳｉＯ2よりなる低屈折率層と、例えば、Ａｌ2Ｏ3よりなる高屈折率層とが、所定の順序および光学膜厚で形成されている。この偏光分離膜２ｄは、入射する光線束（ｓ偏光光＋ｐ偏光光）を、ｓ偏光の部分光線束（ｓ偏光光）とｐ偏光の部分光線束（ｐ偏光光）とに分離して、ｓ偏光光を反射し、ｐ偏光光を透過する機能を有する。
反射膜２ｅは誘電体多層膜または金属膜で形成され、偏光分離膜２ｄにおいて分離されて反射膜２ｅに入射するｓ偏光光を反射する機能を有する。
【００２５】
支持基板３は、偏光分離素子２を構成するガラス材２ｃと同様に、無機透光性基板としての白板ガラス（Ｂ２７０）より成り、偏光分離素子２の外形形状に沿う矩形状を成している。
支持基板３は、光射出面３ｂとなる一方の面上に複数の１／２λ位相差板４が選択的に配置され、支持基板３の光入射面３ａとなる他方の面を、偏光分離素子２の光射出面２ｂ側にして、接着剤６（図２のみ示す）により偏光分離素子２の光射出面２ｂに接着固定（貼着）されている。
【００２６】
支持基板３の板厚は、適宜設定することができるが、透過する光の低波長側における吸収を考慮すると、少なくとも偏光分離素子２の光透過方向の厚さ以下であるのが望ましく、加工面やコスト面を考慮すると１ｍｍ程度が好ましい。なお、白板ガラスの屈折率は１．５２程度である。
【００２７】
１／２λ位相差板４（以後、位相差板４と表す）は、１／２λ位相差機能を有する水晶（水晶板）より成り、支持基板３の光射出面３ｂに接着剤５を用いて貼着されている。
この位相差板４は、偏光分離素子２の偏光分離膜２ｄを透過した光（ｐ偏光光）が通過する領域、すなわち偏光分離素子２の偏光分離膜２ｄを透過した光が射出されるガラス材２ｃの光射出面２ｂに対応した領域だけに配置されている。したがって位相差板４は、短冊状の長方形を成して、支持基板３の光射出面３ｂ上に格子状に配置されている。この位相差板４は、入射するｐ偏光光を、偏光方向が直交するｓ偏光光に変換する機能を有している。
【００２８】
なお、水晶板を構成する水晶は、ＳｉＯ2の単結晶であり、人工水晶または天然水晶のどちらであってもよい。また、位相差板４の板厚は、光の波長領域および位相差値によって適宜設定され、１０μｍ〜１ｍｍ程度である。
本実施形態の位相差板４の板厚は、例えば２０μｍ程度であり、可視光波長領域の全域に対応することができる位相差板として機能する。
【００２９】
また、支持基板３の光射出面３ｂには、光射出面３ｂに格子状に貼着された位相差板４の外形形状（長方形）の両長辺に沿って（図１参照）、例えば、断面形状が光射出面３ｂを一辺とする矩形状の凹部としての溝３ｃが形成されている。
この溝３ｃは、図２中に示すように、支持基板３の光射出面３ｂにそれぞれの位相差板４を接着剤５を用いて貼着する際に、接着面からはみ出した接着剤５を溝３ｃ内に収容し、接着剤５が光射出面３ｂに流れ出すのを阻止する機能を有する。
【００３０】
接着剤５は、接着面における表面反射の発生を抑制するために、接着剤５の屈折率ｎ１が、支持基板３の屈折率ｎ２に近接しているのが望ましく、「ｎ１＝ｎ２±０．０１」程度であれば、表面反射率を０．５％程度以下に抑えることができる。
また、接着剤５としては、接着加工が容易で比較的高温度に耐えうる一液性エポキシまたは一液性アクリル系の紫外線硬化型接着剤を用いるのが好ましい。紫外線硬化型接着剤は、接着部に塗布した後、ケミカルランプや高圧水銀灯などの光（エネルギー線）を照射して硬化される。
【００３１】
本実施形態における接着剤５は、例えば、サンライズＭＳＩ（株）製の紫外線硬化接着剤ＰＨＯＴＯボンド（登録商標）３００を用いた。この接着剤の硬化後における屈折率（ｎ１）は、１．５２程度であり、白板ガラス（Ｂ２７０）より成る支持基板３の屈折率１．５２と略同じである。
なお、位相差板４が貼着された支持基板３を偏光分離素子２の光射出面２ｂに貼着する接着剤６および偏光分離素子２における隣り合うガラス材２ｃ同士を貼り合わせる接着剤も、紫外線硬化型接着剤を用いるのが好ましい。
【００３２】
次に、接着剤５が光射出面３ｂに流れ出すのを阻止する溝３ｃについて具体的に説明する。
図３は、支持基板に形成された溝の構成を説明するための部分拡大断面図である。
【００３３】
なお、断面形状が光射出面３ｂを一辺とする矩形状の溝３ｃは、本来溝３ｃの位相差板４側の辺の端面位置を、偏光分離素子２の偏光分離膜２ｄを透過した光が通過するガラス材２ｃの光入射面２ａに対応した領域の幅Ａに沿った位置に配置されるのが好ましいが、図３には、溝３ｃの位相差板４側の辺の端面位置が幅Ａ（位相差板４）に掛かった場合と、溝３ｃの端面位置が幅Ａ（位相差板４）から離間した場合とで示す。
この幅Ａで示す部分は、支持基板３の光射出面３ｂに貼着された位相差板４形状の長方形における短辺に対応する。また、溝３ｃと幅Ａ（位相差板４）との位置関係は、溝３ｃの加工バラツキおよび位相差板４を貼着する際のバラツキなどに対応することができる範囲に相当する。この位置関係の具体的な説明については後述する。
【００３４】
図３において、溝３ｃは、支持基板３に貼着されたそれぞれの位相差板４の長方形形状の両長辺に沿って形成されている。
溝３ｃの幅αは、偏光分離素子２の反射膜２ｅにおいて反射されて、支持基板３を透過する光（ｓ偏光光）の有効エリアを狭めるのを防ぐために、できるだけ狭い（小さい寸法値）のが望ましく、０．５ｍｍ程度が好ましい。
【００３５】
溝３ｃの深さεは、位相差板４を貼着する接着剤５の塗布量を考慮して適宜設定することができるが、支持基板３の加工性や強度を考慮すると、支持基板３の板厚ｔに対する溝部の残り厚さδとの比ε：δが２：１程度、すなわち板厚ｔの２／３程度までの範囲内に設定するのが好ましい。
【００３６】
一般的に、支持基板３に位相差板４が貼着された両者間における接着剤５の硬化後の厚さは、１０μｍ〜５０μｍ程度であり、板厚が１ｍｍの支持基板３に、例えば、深さεが０．１ｍｍ程度の溝３ｃを設けた場合であっても、接着面からはみ出した接着剤５を溝３ｃ内に留め、接着剤５が光射出面３ｂに流れ出すのを阻止することができる。但し、位相差板４を貼着する際に、溝３ｃを位相差板４の貼着位置の基準として用いる場合には、深さεを許容範囲内のできる限り大きな値に設定するのがよく、本実施形態の支持基板３における深さεは、例えば、０．５ｍｍである。
【００３７】
また、溝３ｃと位相差板４との位置関係は、位相差板４が溝３ｃ上に掛かった場合の位相差板４の長辺端面と溝３ｃの位相差板４側の端面（側壁）との距離βは、０．２ｍｍ程度であるのが好ましい。一方、位相差板４の長辺端面が溝３ｃから離間した場合の位相差板４の長辺端面と溝３ｃの位相差板４側の端面（側壁）との距離γは、同様に０．２ｍｍ程度であるのが好ましい。
【００３８】
図４は、比較例としての偏光変換素子の部分拡大断面図である。
図４に示す偏光変換素子１１は、位相差板４が接着剤５により偏光分離素子２０の光射出面２０ｂに直接貼着されている。したがって、接着剤５が互いに隣り合うガラス材２０ｃの光射出面２０ｂに流れ出すのを阻止する凹部としての溝２０ｆは、ガラス材２０ｃ同士が順次貼り合わされた界面に形成されている。この構成の偏光変換素子１１は、接着剤５が光射出面２０ｂに流れ出すのを阻止することはできるが、溝２０ｆが強度の弱いガラス材２０ｃ同士が接着剤などにより貼り合わされた界面に位置するために、溝２０ｆを形成する際に、ガラス材２０ｃのカケや界面の剥がれなどの不具合が発生し易く、外観を損ねると共に、製造歩留まりの低下を招く。また、複数の界面に交互に設けられた偏光分離膜２０ｄおよび反射膜２０ｅに入射する光の有効エリアを狭めることとなる。
【００３９】
以上のように構成された偏光変換素子１は、入射する光（ｓ偏光光＋ｐ偏光光）を一種類のｓ偏光光に変換して射出する光学素子として機能する。
偏光分離素子２の光入射面２ａに直交する方向（以後システム光軸と表す）から光入射面２ａに入射した光（ｓ偏光光＋ｐ偏光光）は、ガラス材２ｃが順次貼り合わされた界面に形成された偏光分離膜２ｄにおいて、ｓ偏光光とｐ偏光光との２つの部分光線束に分離される。
【００４０】
そして、偏光分離膜２ｄで分離された一方のｓ偏光光は、反射膜２ｅに対して略４５°の角度で反射膜２ｅに入射して、反射される。そして反射膜２ｅで反射されたｓ偏光光は、光射出面２ｂ側に向かう。そして、支持基板３の光入射面３ａから支持基板３に入射して、支持基板３を通過した後、支持基板３の光射出面３ｂからシステム光軸に略平行方向に射出される。
【００４１】
一方、偏光分離膜２ｄで分離された他方のｐ偏光光は、偏光分離膜２ｄを透過して、光入射面３ａから支持基板３に入射する。そして、支持基板３および接着剤５を通過した後、位相差板４に入射する。位相差板４に入射したｐ偏光光は、位相差板４中で等しい振幅を有する常光線と異常光線とに分かれ、異なる位相速度で位相差板４中を進み、入射するｐ偏光光の電界ベクトルの振動方向と直交する振動方向を有するｓ偏光光に変換される。そして、位相差板４からシステム光軸に略平行方向に射出される。
すなわち、偏光変換素子１は、偏光分離素子２の光入射面２ａに入射した光（ｓ偏光光＋ｐ偏光光）を一種類のｓ偏光光に変換して射出することができる。
【００４２】
次に、偏光変換素子１の製造方法について説明する。
図５は、本実施形態に係る偏光変換素子を製造する主要工程における工程断面図であり、（ａ）〜（ｄ）に示す。
偏光変換素子１は、準備工程と、凹部形成工程と、位相差板貼着工程と、支持基板貼着工程との加工工程によって製造される。
【００４３】
先ず、図５（ａ）に示す工程では、別の加工工程において予め加工された偏光分離素子２と、同様にさらに別の加工工程において予め加工された位相差板４と、加工されて支持基板３となるガラス板３０とを準備する（準備工程）。
【００４４】
ガラス板３０は、後の支持基板貼着工程（図５（ｄ）参照）において位相差ブロック３５を貼着する偏光分離素子２と略同じ平面サイズの矩形状を成している（図１参照）。このガラス板３０の一方の面３０ａは、後に支持基板３の光入射面３ａを形成し、他方の面３０ｂは支持基板３の光射出面３ｂを形成する。したがって、ガラス板３０は、厚さが１ｍｍ程度の白板ガラス（Ｂ２７０）より成る。
【００４５】
そして、図５（ｂ）に示す工程では、ガラス板３０の一方の面３０ｂ上に、後の位相差板貼着工程（図５（ｃ）参照）において接着剤５が流れ出すのを阻止する凹部としての溝３ｃが形成される（凹部形成工程）。
【００４６】
溝３ｃは、図中に二点鎖線で示す偏光分離素子２の偏光分離膜２ｄを透過した光が通過するそれぞれのガラス材２ｃの光射出面２ｂに対応した領域の幅Ａに沿った位置に形成される（図３参照）。この幅Ａに沿って形成された２つの溝３ｃ間の光射出面３ｂのそれぞれの領域に、後の位相差板貼着工程において外形形状が長方形の位相差板４が貼着される。
【００４７】
この溝３ｃの形成（溝加工）は、例えば、ダイシング法を用いて行われる。
ダイシングブレードをガラス板３０の面３０ｂに対して垂直にセットして、ガラス板３０の面３０ｂ上の偏光分離素子２の偏光分離膜２ｄを透過した光が通過するそれぞれのガラス材２ｃの光入射面２ａに対応した領域の幅Ａに沿った位置を移動させて、幅αが０．５ｍｍ、深さεが０．５ｍｍよりなる溝３ｃを形成する（図３および図１参照）。
これにより、ガラス板３０の面３０ｂ上に、矩形状の外形形状の一辺方向に沿って所定の間隔に形成された多数の溝３ｃ（本実施形態においては７本）が形成される。すなわち、支持基板３が得られる。
【００４８】
そして、図５（ｃ）に示す工程では、得られら支持基板３の光射出面３ｂ上に、別の加工工程において予め加工された位相差板４が接着剤５を用いて貼着される（位相差板貼着工程）。
【００４９】
位相差板４は、凹部形成工程において完成した支持基板３の光射出面３ｂ上に形成された隣り合う溝３ｃの内、偏光分離素子２の偏光分離膜２ｄを透過した光が通過するそれぞれのガラス材２ｃの光射出面２ｂに対応した幅Ａを含み形成された長方形形状の光射出面３ｂのそれぞれの領域に、接着剤５（サンライズＭＳＩ（株）製の紫外線硬化接着剤ＰＨＯＴＯボンド（登録商標）３００）を塗布した後、位相差板４の一方の端面を一方の溝３ｃの端面に沿うように位置決めして載置する。
【００５０】
そして、位相差板４の上面に平滑面を備えた定盤を載置する。この載置された定盤の自重により、接着面に軽い加圧力が印加される。この加圧力が印加されることにより、接着面からはみ出した接着剤５が、両側の溝３ｃ内に流れ落ちて溝３ｃ内に溜まって留まる。
そして、定盤を取り除いた後に、位相差板４の上面方向から、ケミカルランプまたは高圧水銀灯を用いて、算光量６００ｍｊ／ｃｍ2（照度２ｍＷ／ｃｍ2）程度の紫外線光を照射して、接着剤５を硬化する。
これにより、２つの溝３ｃ間の光射出面３ｂ上に、溝３ｃ沿って貼着された位相差板４が、格子状に配列された位相差ブロック３５が得られる（図１参照）。
【００５１】
そして、図５（ｄ）に示す工程では、位相差板貼着工程において位相差板が貼着された支持基板（位相差ブロック３５）が、別の加工工程において予め加工された偏光分離素子２の光射出面２ｂ上に接着剤（図示せず）を用いて貼着される（支持基板貼着工程）。
【００５２】
位相差ブロック３５の貼着は、偏光分離素子２（ガラス材２ｃ）の光射出面２ｂに紫外線硬化型接着剤より成る接着剤６を塗布した後、支持基板３の周縁が偏光分離素子２の周縁に沿うようにしながら、支持基板３の光射出面３ｂ上に貼着された長方形形状の位相差板４の長辺を、偏光分離素子２のガラス材２ｃの光射出面２ｂに対応した領域の幅Ａに略一致するように位置決めして載置し、位相差ブロック３５の上面方向から軽く加圧する。そして、接合面に向けてケミカルランプまたは高圧水銀灯より紫外線光を照射して、接着剤６を硬化する。
【００５３】
これにより、入射した光を二種類の偏光光に分離するための偏光分離素子２と、偏光分離素子２の光射出面２ｂに貼着された支持基板３と、支持基板３の光射出面３ｂ上に格子状に配置され、偏光分離素子２を透過した二種類の偏光光の一方を他方の偏光光に変換するための複数の位相差板４とを備えた偏光変換素子１が完成する（図１参照）。
【００５４】
以上の偏光変換素子１の製造方法において、図５（ｂ）に示す凹部形成工程において、凹部としての溝３ｃの形成方法にダイシング法を用いた場合で説明したが、公知のウエットエッチング法を用いて形成してもよい。
【００５５】
また、図５（ｃ）に示す位相差板貼着工程における支持基板３の光射出面３ｂ上に貼着される位相差板として、予め２０μｍ程度の厚さに加工された位相差板４を用いた場合で説明したが、貼着時の取り扱い性などを考慮して、予め所定の厚さ（２０μｍ）に加工されたものに代えて、所定の厚さよりも厚い、例えば１００μｍ程度の厚さに加工された１／２λ位相差機能を有する水晶板（位相差板）を用いることができる。
【００５６】
その場合には、位相差板貼着工程と支持基板貼着工程との間に、水晶板を所定の厚さに研磨加工する研磨工程が設けられる。
その製造方法は、位相差板貼着工程において、準備した水晶板を位相差板４の場合と同様の方法で、支持基板３の光射出面３ｂのそれぞれの所定位置に貼着した後に、研磨工程に移行する。
【００５７】
研磨工程では、研磨装置を用いて、支持基板３の光射出面３ｂ上に貼着されたそれぞれの水晶板を所定の厚さ（２０μｍ）に研磨する。これにより、支持基板３の光射出面３ｂ上に形成された２つの溝３ｃ間に、溝３ｃ沿って貼着された位相差板４が、格子状に配列される。
そして、図５（ｄ）に示す支持基板貼着工程に移行して、偏光変換素子１が完成する。
【００５８】
以上のように構成および製造された偏光変換素子１は、入射する光（ｓ偏光光＋ｐ偏光光）を一種類のｓ偏光光に変換して射出する光学素子として、液晶プロジェクタなどの照明光学系に好ましく用いることができる。
【００５９】
以上の実施形態によれば、入射した光を二種類の偏光光に分離するための偏光分離素子２と、偏光分離素子２の一方の面に貼着された支持基板３と、支持基板３の一方の面に選択的に配置され、偏光分離素子２を透過した二種類の偏光光の一方を他方の偏光光に変換するための複数の位相差板４とを備えた偏光変換素子１は、支持基板３の光射出面３ｂに位相差板４が接着剤５を介して偏光分離素子２の複数の界面に交互に設けられた偏光分離膜２ｄまたは反射膜２ｅに対応した格子状に貼着され、その位相差板４の外形形状に沿う溝３ｃを備えることにより、位相差板４を貼着する際に接着面からはみ出した接着剤５を溝３ｃ内に収容し、接着剤５が光の有効エリアに流れ出すのを阻止して有効エリアが狭まるのを防ぐと共に、光射出面３ｂが汚染するの防ぐことができる。したがって、入射光（ｓ偏光光＋ｐ偏光光）を一種類のｓ偏光光またはｐ偏光光に変換して射出する偏光変換効率の低減を抑制した偏光変換素子１が得られる。また、支持基板３および位相差板４を貼着する接着剤５の屈折率が、互いに近接していることにより、接着面における表面反射の発生を抑制し、表面反射率を０．５％程度以下に抑えた偏光変換素子１を得ることができる。
【００６０】
以上の偏光変換素子１の製造方法によれば、支持基板３の光射出面３ｂ上に位相差板４の外形形状に沿って接着剤５を収容する溝３ｃを形成する凹部形成工程と、支持基板３の光射出面３ｂに支持基板３と互いに近接する屈折率を有する接着剤５を介して位相差板４を貼着する位相差板貼着工程と、位相差板４が貼着された支持基板３を偏光分離素子２の光射出面２ｂに貼着する支持基板貼着工程とを備えることにより、位相差板４を貼着する際に、接着面からはみ出した接着剤５を溝３ｃ内に収容し、接着剤５が光の有効エリアに流れ出すのを阻止して有効エリアが狭まるのを防ぐと共に、光射出面３ｂが汚染するの防ぐことができる。したがって、接着剤５を拭き取る作業工数や、接着剤５が残存することによる外観不良などの発生を防ぐことができる。
【００６１】
また、位相差板貼着工程と支持基板貼着工程との間に、支持基板３の光射出面３ｂ上に貼着された位相差板（水晶板）を所定の厚さに研磨する研磨工程を、さらに備えることにより、位相差板貼着工程において貼り合わされる位相差板を所定の厚さよりも厚い平板を用いることができる。それは、所定の厚さよりも厚い位相差板を貼着した後に、研磨工程において所定の厚さに研磨するので、予め所定の厚さに加工された薄い位相差板４を取り扱うのに比べて、取り扱い性が向上し、位相差板４を破損するなどの不具合を排除すると共に、より作業性に優れた偏光変換素子１の製造方法が得られる。
【００６２】
さらに、凹部形成工程において、接着剤５を収容する凹部としての溝を形成するのに、少なくともダイシング法、エッチング法、または後述する変形例２に示すフェムト秒パルスレーザを照射した後にエッチング処理するレーザ加工法の内のいずれかの加工法を用いることにより、所望の断面形状を備えた溝を容易に形成することができる。
【００６３】
なお、以上の本実施形態において、以下の変形例として挙げられているような形態であっても、本実施形態と同様な効果を得ることが可能である。
【００６４】
（変形例１）
偏光変換素子１を構成する互いの屈折率が近接している支持基板３および接着剤５として、白板ガラス（Ｂ２７０）およびサンライズＭＳＩ（株）製の紫外線硬化接着剤ＰＨＯＴＯボンド（登録商標）３００を用いた場合で説明したが、互いの屈折率が近接している他の組み合わせとして、支持基板３にＳＣＨＯＴＴ ＡＧ社（ショット社）製のＮ−ＳＫ５（屈折率１．５９）、接着剤５としてＮＴＴアドバンストテクノロジ社製のＵＶ硬化型エポキシ接着剤ＡＴ３２７９（屈折率１．５８）が挙げられる。
【００６５】
（変形例２）
支持基板３の光射出面３ｂに形成された凹部としての溝３ｃの断面形状が、矩形状の場合で説明したが、これに限定されない。また、溝３ｃの溝加工方法として、ダイシング法の他に、レーザ加工法やエッチング法を利用することができる。但し、レーザ加工法の場合には、用いる装置および形成する溝形状が限定される。一方、エッチング法の場合には、比較的幅が狭く、しかも浅い溝を形成するのに適している。
【００６６】
図６（ａ）は、溝の断面形状の別の例（変形例）を示す支持基板の部分断面図である。
図６（ａ）において、溝３１ｃは、後に位相差板４が貼着される支持基板３１の光射出面３１ｂに形成されている（図２参照）。溝３１ｃは、支持基板３１内に断面形状が光射出面３１ｂを底辺とする略Ｖ字形状（三角形）の凹部としての溝３１ｃが形成されている。溝３１ｃは、例えば中心線３１ｄ上の光射出面３１ｂに位置する三角形の底辺の長さが０．５ｍｍ程度、高さが０．５ｍｍ程度のＶ字形状を成している。このＶ字形状を形成する三角形の各寸法は、位相差板４を貼着する際の接着剤５の塗布量を考慮して適宜設定することができる。
【００６７】
なお、Ｖ字形状の溝３１ｃは、溝加工される際に、三角形の一方の斜辺の端面が長方形形状の位相差板４が貼着される長方形の両長辺に略一致する位置に形成される。また、中心線３１ｄは、溝加工線として機能する。
また、支持基板３１の光射出面３１ｂに形成されたＶ字形状の溝３１ｃは、レーザ加工装置を用いてレーザ加工した後、エッチング処理を施して形成することができる。この溝加工方法については、後述する図７および図８に基づいて説明する。
【００６８】
図６（ｂ）は、溝の断面形状のさらに別の例（変形例）を示す支持基板の部分断面図である。
図６（ｂ）において、支持基板３２は、支持基板３２内に断面形状が光射出面３２ｂを直径とする半円形のＵ字形状の凹部としての溝３２ｃが形成されている。溝３２ｃは、上記実施形態における支持基板３と同様に、長方形形状の位相差板４が貼着される長方形の両長辺に沿った位置に、例えば光射出面３２ｂに位置する半円形の直径が０．３ｍｍ程度のＵ字形状を成している。このＵ字形状の溝３２ｃは、エッチング液としてフッ化水素酸の溶液を用いて、一般的なエッチング法（ウエットエッチング）を用いて形成することができる。
【００６９】
次に、図６（ａ）に示した、支持基板３１の面３１ｂに形成されたＶ字形状の溝３１ｃの形成方法（溝加工方法）を説明する。
Ｖ字形状の溝３１ｃは、レーザ加工装置を用いてレーザ照射した後、エッチング処理を施して形成する。なお、本変形例において、レーザ照射した後、エッチング処理を施してＶ字形状の溝３１ｃを形成する加工方法を、レーザ加工法と呼称する。
【００７０】
先ず、レーザ照射を行うレーザ加工装置について説明する。図７は、レーザ加工装置の概略構成を示すブロック図である。
図７において、レーザ加工装置６０は、加工対象物の支持基板３１へ向かってレーザ光ＬＢを照射する照射機構部７０と、照射機構部７０を制御する制御部８０とを備えている。
【００７１】
照射機構部７０は、レーザ光源７１、ダイクロイックミラー７２、集光レンズ７３、ステージ移動機構部７４、ステージ駆動部７５、撮像部７６を備えている。
レーザ光源７１は、チタンサファイアの固体光源から成り、フェムト秒（１０-15秒）のパルス幅のパルスレーザ光ＬＢ（以後レーザ光ＬＢと表す）を射出するフェムト秒レーザであり、例えば波長８００ｎｍ、パルス幅１００ｆｓ（フェムト秒）、繰り返し率１ＫＨｚのＱスイッチパルス発振する。
【００７２】
ダイクロイックミラー７２は、レーザ光源７１から射出されたレーザ光ＬＢを角度９０°折り曲げて、集光レンズ７３に向かって反射する機能を有する。
集光レンズ７３は、開口数（ＮＡ：Numerical Aperture）０．８程度の対物レンズから成り、ダイクロイックミラー７２で反射されたレーザ光ＬＢを集光する。
【００７３】
ステージ移動機構部７４は、支持基板３１を載置する載置台、載置台を集光レンズ７３を通過するレーザ光ＬＢの光軸と直交する平面内でＸ軸方向およびＹ軸方向へ相対移動したり、Ｘ軸およびＹ軸方向に直交するＺ軸方向へ移動したりする機能を有する。また、ステージ移動機構部７４には、載置台に載置された支持基板３１の面３１ｂのＺ軸方向における位置を検出する光学センサおよび支持基板３１を載置台に吸着して位置決め固定する吸着装置が配設されている。このステージ移動機構部７４は、ステージ駆動部７５のサーボモータによってミクロン（μｍ）単位のステップで移動することができる。
【００７４】
撮像部７６は、いずれも図示しない可視光を射出する光源と、ＣＣＤ（Charge Coupled Device：固体撮像素子）を備え、ダイクロイックミラー７２を挟んで集光レンズ７３と相対する側に配置されている。撮像部７６は、光源から集光レンズ７３に向かって可視光を出射する機能を有する。
【００７５】
このように構成された照射機構部７０は、制御部８０に制御される。
制御部８０は、レーザ光源７１の出力やパルス幅、パルス周期などの制御信号をレーザ光源７１に出力するレーザ制御部８１と、ステージ駆動部７５を制御すると共にステージ移動機構部７４に配設された光学センサからの位置検出値に基づいてステージ駆動部７５を制御するステージ制御部８２と、撮像部７６を制御すると共に撮像部７６が撮像した画像情報を処理する画像処理部８３とを備えている。
【００７６】
さらに制御部８０には、いずれも図示しない各種加工条件などのデータを入力する入力部、加工状態などの情報を表示する表示部、入力部から入力されたデータなどを一時的に保存するＲＡＭ、制御用プログラムなどを格納するＲＯＭ、ＲＯＭに格納された制御プログラムを実行するＣＰＵなど備えている。これらを含み、レーザ制御部８１、ステージ制御部８２、画像処理部８３などは、バス８４を介して相互に接続されている。
【００７７】
次に、支持基板３１の面３１ｂにＶ字形状の溝３１ｃを形成する凹部加工（溝加工）方法を説明する。
【００７８】
図８（ａ）〜（ｃ）は、溝加工における改質領域の形成の態様を示す支持基板の部分断面図である。なお、図８においては、溝加工前のガラス板の状態とＶ字形状の溝３１ｃが形成されて得られた支持基板３１とを共に、支持基板３１と表す。
【００７９】
レーザ加工装置６０を用いた改質領域の形成について、図７および図８を参照しながら説明する。
先ず、Ｖ字形状の溝３１ｃを形成する支持基板３１がステージ移動機構部７４の載置台に載置され、吸着装置にて載置台上に固定される。
そして、載置台に載置された支持基板３１は、位置決め工程に移行する。
【００８０】
位置決め工程では、形成される溝３１ｃの中心線３１ｄを形成予定線（以後溝加工線と表す）として、ステージ移動機構部７４の載置台に載置された支持基板３１と集光レンズ７３とが相対的に位置決めされる。
ステージ制御部８２の制御信号に基づいてステージ駆動部７５のサーボモータが駆動され、支持基板３１がステージ移動機構部７４のＹ軸移動方向およびＸ軸移動方向に平行に、且つレーザ光ＬＢの光軸が溝加工線３１ｄと一致する位置に位置決めされる。溝加工線３１ｄの位置は、載置台に形成された位置決め用アライメントマークなどを撮像部７６が集光レンズ７３を介して認識し、制御部８０の画像処理部８３に取り込まれた画像データに基づいて、ステージ制御部８２において演算された移動量によって設定される。
そして、位置決めされた支持基板３１は、位置検出工程に移行する。
【００８１】
位置検出工程は、支持基板３１の面３１ａの厚み方向（Ｚ軸方向）の位置が検出される。
ステージ制御部８２の制御信号に基づいてステージ駆動部７５のサーボモータが駆動され、載置台が集光レンズ７３の方向（Ｚ軸方向）に移動して、撮像部７６の光源から出射され集光レンズ７３を透過した可視光が、支持基板３１の面３１ａに焦点を合わせることにより、ステージ移動機構部７４に配設された位置センサが、面３１ａの位置を検出する。検出された面３１ａの位置情報の信号は、画像処理部８３に出力される。
そして、面３１ａのＺ軸方向における位置が検出された支持基板３１は、集光点位置調節工程に移行する。
【００８２】
集光点位置調節工程は、レーザ光ＬＢの集光点４０の位置を溝加工線３１ｄ上の支持基板３１内部に調節する。
位置検出工程において位置センサから入力された面３１ａの位置情報に基づいたステージ制御部８２の制御信号により、載置台が所定のデフォーカス距離、Ｚ軸方向に移動して、集光レンズ７３を透過したレーザ光ＬＢの集光点４０の位置が、支持基板３１の内部に調節される。レーザ光ＬＢの集光点４０の位置は、面３１ｂにできる限り近い位置に設定される。面３１ｂと集光点４０との距離λは１００μｍ程度である（図８（ａ）参照）。
そして、集光点位置調節が行われた支持基板３１は、レーザ照射・走査工程に移行する。
【００８３】
レーザ照射・走査工程では、溝加工線３１ｄに沿ってレーザ光ＬＢを照射しながら、支持基板３１がレーザ光ＬＢ（集光レンズ７３）に対して相対移動し、支持基板３１の内部に多数の改質領域４１が形成される。
図８（ａ）において、レーザ光源７１から照射されたレーザ光ＬＢは、支持基板３１の面３１ａで屈折して支持基板３１の内部へ入射し、支持基板３１の内部の集光点４０に集光する。集光点４０では、多光子吸収によって改質領域４１が形成される。改質領域４１は、集光点４０における性質（屈折率、透過率、光吸収率、結晶性など）が母材と異なる状態に変態した変質領域であり、集光点４０のＺ軸方向に沿って長手方向を有する針状に形成される。
【００８４】
なお、レーザ光ＬＢとして可視領域波長のレーザ光を用いた場合には、レーザ光が支持基板３１の母材である白板ガラスに吸収されずに透過してしまうため、支持基板３１内部に改質領域４１を形成するのが困難である。また、ピコ秒（１０-12秒）以上のパルス幅の長いレーザ光を用いた場合には、レーザ光が白板ガラスに吸収されて熱エネルギーに変換され、支持基板３１を溶融、飛散させることがある。
【００８５】
一方、パルス幅が極めて小さいフェムト秒（１０-15秒）のレーザ光ＬＢを、支持基板３１の内部に集光させることにより、極短時間にレーザ光ＬＢのエネルギーが白板ガラスに集中し、集光されたレーザ光ＬＢの多数の光子が、白板ガラスの電子との相互作用で吸収される。いわゆる多光子吸収の現象が生じる。多光子吸収は、レーザ光ＬＢのエネルギーが熱に変換される前に、極短時間の間に行われ、熱の発生をほとんど伴わない。また、多光子吸収は、レーザ光ＬＢを集光させた支持基板３１の内部のみに作用させることができ、支持基板３１の面３１ａ，３１ｂには、影響を及ぼさない。
【００８６】
支持基板３１（ステージ移動機構部７４の載置台）のレーザ光ＬＢ（集光レンズ７３）に対する相対移動は、溝加工線３１ｄのＹ軸方向に沿って移動して、支持基板３１の内部に溝加工線３１ｄのＹ軸方向に沿う多数の改質領域４１が形成される。
そして、支持基板３１が支持基板３１の厚み方向（＋Ｚ軸方向）に繰り返し相対移動されて、支持基板３１の溝加工線３１ｄに沿う厚み方向の内部に、多層に並設された改質領域４１が連続的に形成される（図示せず）。支持基板３１と集光レンズ７３とのＺ軸方向における相対移動回数は、形成する溝３１ｃの深さに対応して設定される。
【００８７】
なお、支持基板３１が集光レンズ７３に対してＺ軸方向に相対移動する所定ピッチは、５０μｍ〜１００μｍ程度に設定される。また、支持基板３１がＺ軸方向に相対移動する所定ピッチおよびＺ軸方向における相対移動回数などは、位置検出工程において検出されて、画像処理部８３に格納された面３１ａの位置データに基づいて制御される。
【００８８】
これにより、支持基板３１の溝加工線３１ｄに沿って、支持基板３１の面３１ｂ上に溝３１ｃを形成するための改質領域４１が形成される。
引き続き、全ての溝加工線３１ｄに沿って同様にレーザ照射・走査が行われて、支持基板３１の面３１ｂ上に溝３１ｃを形成するための改質領域４１が、ストライブ状に並設して形成される。
【００８９】
その後、溝３１ｃを形成するための多数の改質領域４１が形成された支持基板３１は、レーザ加工装置６０のステージ移動機構部７４（載置台）から取り外されて、改質領域４１のエッチングを行うエッチング処理が行われる。
エッチング処理は、支持基板３１をエッチング液に浸漬するウエットエッチングが行われる。
【００９０】
エッチング液は、フッ化水素（ＨＦ）１０％濃度のフッ化水素酸の溶液中にグリセリンを１４ｗｔ％程度添加した、温度が３０℃程度の溶液である。なお、フッ化水素酸中に添加したグリセリンは、エッチング領域を平滑面にすると共に、エッチング液の劣化を防止する効果が得られる。
エッチング処理は、支持基板３１をエッチング液中に２時間程度浸漬する。この浸漬の際に、エッチング液を超音波で攪拌するのが好ましい。
【００９１】
改質領域４１のエッチングは、支持基板３１の母材（白板ガラス）のエッチングレートと、改質領域４１のエッチングレートとは異なる。具体的には、改質領域４１のエッチングレートは、母材の白板ガラスのエッチングレートよりも高い状態となる。この状態で白板ガラスをエッチング処理すると、改質領域４１を除く他の領域では、エッチングは遅く進行する。これに対して改質領域４１では、図８（ｂ）に示すように、Ｘ軸方向に白板ガラスが除去される速度よりもＺ軸方向に除去される速度の方が速い。
【００９２】
この結果、図８（ｃ）に示すように、支持基板３１内に面３１ｂを底辺とする略Ｖ字形状（三角形）の断面形状を有する凹部としての溝３１ｃが形成される。形成されたＶ字形状（三角形）の溝３１ｃは、滑らかな平滑面の形成面が得られると共に、所望する正確な位置および寸法に、しかも安定的に形成することができる。
【００９３】
（変形例３）
偏光変換素子１は、入射する光（ｓ偏光光＋ｐ偏光光）が一種類のｓ偏光光に変換されて射出することができる構成の場合で説明したが、入射する光が一種類のｐ偏光光に変換されて射出することができる構成であってもよい。この場合には、１／２λ位相差機能を有する位相差板４を、偏光分離素子２の反射膜２ｅにおいて反射された光が通過する支持基板３の光射出面３ｂ上に配置すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本実施形態に係る偏光変換素子の構成を模式的に示す斜視図。
【図２】本実施形態に係る偏光変換素子の部分拡大断面図。
【図３】支持基板に形成された溝の構成を説明するための部分拡大断面図。
【図４】比較例としての偏光変換素子の部分拡大断面図。
【図５】本実施形態に係る偏光分離素子を製造する主要な工程を示す工程断面図。
【図６】（ａ），（ｂ）は、溝の断面形状の変形例を示す支持基板の部分断面図。
【図７】断面形状がＶ字形状の溝を加工する加工装置の概略構成を示すブロック図。
【図８】断面形状がＶ字形状の溝形成過程を説明する支持基板の部分断面図。
【図９】（ａ）は従来の偏光変換素子の斜視図、（ｂ）は（ａ）を＋Ｚ軸方向から矢視した偏光変換素子の断面図。
【符号の説明】
【００９５】
１…偏光変換素子、２…偏光分離素子、２ａ…光入射面、２ｂ…光射出面、２ｃ…ガラス材、２ｄ…偏光分離膜、２ｅ…反射膜、３，３１，３２…支持基板、３ａ，３１ａ，３２ａ…光入射面、３ｂ，３１ｂ，３２ｂ…光射出面、３ｃ，３１ｃ，３２ｃ…凹部としての溝、４…位相差板、５，６…接着剤、３５…位相差ブロック、４０…集光点、４１…改質領域、６０…レーザ加工装置、７０…照射機構部、７１…レーザ光源、７２…ダイクロイックミラー、７３…集光レンズ、７４…ステージ移動機構部、７５…ステージ駆動部、７６…撮像部、８０…制御部。
【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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