JP2003215345A - 偏光照明装置 - Google Patents
偏光照明装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 偏光変換素子における光の損失を防ぐ。
【解決手段】 それぞれ板状の第1の透光性部材321
と第2の透光性部材322を準備する。第1の透光性部
材321は、ほぼ平行な第1と第2の表面(膜形成面)
を有する。第1の膜形成面上には偏光分離膜331を形
成する。また、第2の膜形成面上には反射膜332を形
成する。第2の透光性部材322の表面にはこれらの膜
は形成されていない。そして、複数の第1の透光性部材
321と複数の第2の透光性部材322とを交互に貼り
合わせる。こうして貼り合わされた透光性部材を、表面
と所定の角度で切り出し、その切断面を研磨することに
よって、偏光ビームスプリッタアレイ320を形成す
る。
と第2の透光性部材322を準備する。第1の透光性部
材321は、ほぼ平行な第1と第2の表面(膜形成面)
を有する。第1の膜形成面上には偏光分離膜331を形
成する。また、第2の膜形成面上には反射膜332を形
成する。第2の透光性部材322の表面にはこれらの膜
は形成されていない。そして、複数の第1の透光性部材
321と複数の第2の透光性部材322とを交互に貼り
合わせる。こうして貼り合わされた透光性部材を、表面
と所定の角度で切り出し、その切断面を研磨することに
よって、偏光ビームスプリッタアレイ320を形成す
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、光学素子および
そのための製造方法、並びに、光学素子を備えた投写型
表示装置に関する。
そのための製造方法、並びに、光学素子を備えた投写型
表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】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(偏光変換
素子)としては、特開平7−294906号公報に記載
されたものが知られている。図1(A)は、このような
光学素子の平面図であり、図1(B)はその斜視図であ
る。この光学素子は、偏光分離膜36を有する線状の偏
光ビームスプリッタ30と、反射膜46を有する線状の
プリズム40とを交互に貼り合わせた偏光ビームスプリ
ッタアレイ22を備えている。また、偏光ビームスプリ
ッタアレイ22の出射面の一部には、λ/2位相差板2
4が選択的に設けられている。
向の偏光方向を有する光に変換する光学素子(偏光変換
素子)としては、特開平7−294906号公報に記載
されたものが知られている。図1(A)は、このような
光学素子の平面図であり、図1(B)はその斜視図であ
る。この光学素子は、偏光分離膜36を有する線状の偏
光ビームスプリッタ30と、反射膜46を有する線状の
プリズム40とを交互に貼り合わせた偏光ビームスプリ
ッタアレイ22を備えている。また、偏光ビームスプリ
ッタアレイ22の出射面の一部には、λ/2位相差板2
4が選択的に設けられている。
【0003】線状の偏光ビームスプリッタ30は、2つ
の直角プリズム32,34と、これらの直角プリズム3
2,34の斜面である境界面に形成された偏光分離膜3
6とを有している。この偏光ビームスプリッタ30を製
造する際には、一方の直角プリズムの斜面上に偏光分離
膜36を形成した後に、2つの直角プリズム32,34
を光学接着剤で接着する。
の直角プリズム32,34と、これらの直角プリズム3
2,34の斜面である境界面に形成された偏光分離膜3
6とを有している。この偏光ビームスプリッタ30を製
造する際には、一方の直角プリズムの斜面上に偏光分離
膜36を形成した後に、2つの直角プリズム32,34
を光学接着剤で接着する。
【0004】線状のプリズム40は、2つの直角プリズ
ム42,44と、これらの直角プリズム42,44の斜
面である境界面に形成された反射膜46とを有してい
る。このプリズム40を製造する際には、一方の直角プ
リズムの斜面上に反射膜46を形成した後に、2つの直
角プリズム42,44を光学接着剤で接着する。反射膜
46は、アルミニウム膜等の金属膜で形成される。
ム42,44と、これらの直角プリズム42,44の斜
面である境界面に形成された反射膜46とを有してい
る。このプリズム40を製造する際には、一方の直角プ
リズムの斜面上に反射膜46を形成した後に、2つの直
角プリズム42,44を光学接着剤で接着する。反射膜
46は、アルミニウム膜等の金属膜で形成される。
【0005】こうして準備された複数の線状偏光ビーム
スプリッタ30と、複数の線状プリズム40とを、光学
接着剤で交互に貼り合わせることによって、偏光ビーム
スプリッタアレイ22が作成される。そして、λ/2位
相差板24が、偏光ビームスプリッタ30の出射面に選
択的に貼りつけられる。
スプリッタ30と、複数の線状プリズム40とを、光学
接着剤で交互に貼り合わせることによって、偏光ビーム
スプリッタアレイ22が作成される。そして、λ/2位
相差板24が、偏光ビームスプリッタ30の出射面に選
択的に貼りつけられる。
【0006】光入射面からは、s偏光成分とp偏光成分
とを含む入射光が入射される。この入射光は、まず、偏
光分離膜36によってs偏光とp偏光とに分離される。
s偏光は、偏光分離膜36によってほぼ垂直に反射さ
れ、反射膜46によってさらに垂直に反射されて、プリ
ズム40から出射される。一方、p偏光は、偏光分離膜
36をそのまま透過し、λ/2位相差板24によってs
偏光に変換されて出射される。従って、この光学素子に
入射したランダムな偏光方向を有する光束は、すべてs
偏光光束となって出射される。
とを含む入射光が入射される。この入射光は、まず、偏
光分離膜36によってs偏光とp偏光とに分離される。
s偏光は、偏光分離膜36によってほぼ垂直に反射さ
れ、反射膜46によってさらに垂直に反射されて、プリ
ズム40から出射される。一方、p偏光は、偏光分離膜
36をそのまま透過し、λ/2位相差板24によってs
偏光に変換されて出射される。従って、この光学素子に
入射したランダムな偏光方向を有する光束は、すべてs
偏光光束となって出射される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】図1に示す従来の光学
素子では、4つの直角プリズム32,34,42,44
がそれぞれ光学接着剤で貼り合わされている。従って、
s偏光やp偏光は、光学素子に入射されてから出射され
るまでの間に、プリズムの境界に形成されている光学接
着剤層を何回も通過しなければならない。光学接着剤層
は光をある程度吸収するので、光学接着剤層を通過する
たびに光の強度が低下する。この結果、光の利用効率が
かなり低下していまうという問題があった。
素子では、4つの直角プリズム32,34,42,44
がそれぞれ光学接着剤で貼り合わされている。従って、
s偏光やp偏光は、光学素子に入射されてから出射され
るまでの間に、プリズムの境界に形成されている光学接
着剤層を何回も通過しなければならない。光学接着剤層
は光をある程度吸収するので、光学接着剤層を通過する
たびに光の強度が低下する。この結果、光の利用効率が
かなり低下していまうという問題があった。
【0008】この発明は、従来技術における上述の課題
を解決するためになされたものであり、光学素子におけ
る光の利用効率を高めることのできる技術を提供するこ
とを目的とする。
を解決するためになされたものであり、光学素子におけ
る光の利用効率を高めることのできる技術を提供するこ
とを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
述の課題の少なくとも一部を解決するため、第1の発明
は、光学素子であって、光入射面と、前記光入射面にほ
ぼ平行な光出射面とを有し、前記光入射面および光出射
面と所定の角度をなすように形成されたほぼ平行な第1
および第2の膜形成面と、前記第1の膜形成面上に形成
された偏光分離膜と、前記第2の膜形成面上に形成され
た反射膜と、をそれぞれ備える複数の第1の透光性部材
と、前記複数の第1の透光性部材と交互に貼り合わさ
れ、前記複数の第1の透光性部材の前記光入射面および
光出射面とそれぞれ同一平面に形成された光入射面およ
び光出射面をそれぞれ有する複数の第2の透光性部材
と、を備えることを特徴とする。
述の課題の少なくとも一部を解決するため、第1の発明
は、光学素子であって、光入射面と、前記光入射面にほ
ぼ平行な光出射面とを有し、前記光入射面および光出射
面と所定の角度をなすように形成されたほぼ平行な第1
および第2の膜形成面と、前記第1の膜形成面上に形成
された偏光分離膜と、前記第2の膜形成面上に形成され
た反射膜と、をそれぞれ備える複数の第1の透光性部材
と、前記複数の第1の透光性部材と交互に貼り合わさ
れ、前記複数の第1の透光性部材の前記光入射面および
光出射面とそれぞれ同一平面に形成された光入射面およ
び光出射面をそれぞれ有する複数の第2の透光性部材
と、を備えることを特徴とする。
【0010】第1の発明によれば、第1の透光性部材の
光入射面から入射した光のうち、偏光分離膜で反射され
る偏光成分が、光学接着剤の層を通過せずに反射膜で反
射され、その後、偏光ビームスプリッタから出射され
る。従って、この偏光成分が光学接着剤の層を通過する
回数を低減することができるので、光の利用効率を高め
ることができる。
光入射面から入射した光のうち、偏光分離膜で反射され
る偏光成分が、光学接着剤の層を通過せずに反射膜で反
射され、その後、偏光ビームスプリッタから出射され
る。従って、この偏光成分が光学接着剤の層を通過する
回数を低減することができるので、光の利用効率を高め
ることができる。
【0011】上記第1の発明において、前記反射膜は誘
電体多層膜で形成されていることが好ましい。
電体多層膜で形成されていることが好ましい。
【0012】誘電体多層膜で形成された反射膜では、ア
ルミニウム膜などの金属製の反射膜に比べて特定の直線
偏光成分の反射率を高めることができる。従って、光の
利用効率をより一層高めることが可能である。
ルミニウム膜などの金属製の反射膜に比べて特定の直線
偏光成分の反射率を高めることができる。従って、光の
利用効率をより一層高めることが可能である。
【0013】上記第1の発明において、さらに、前記第
1の透光性部材の前記光出射面または前記第2の透光性
部材の前記光出射面に対応して設けられた偏光方向変換
手段を備えることが好ましい。
1の透光性部材の前記光出射面または前記第2の透光性
部材の前記光出射面に対応して設けられた偏光方向変換
手段を備えることが好ましい。
【0014】第1の透光性部材の出射面部分と第2の透
光性部材の出射面部分からは、異なる偏光方向の直線偏
光成分が出射される。従って、このうちのいずれか一方
に偏光方向変換手段を設けることによって、光学素子か
ら出射される光束を、すべて1つの直線偏光成分に変換
することができる。
光性部材の出射面部分からは、異なる偏光方向の直線偏
光成分が出射される。従って、このうちのいずれか一方
に偏光方向変換手段を設けることによって、光学素子か
ら出射される光束を、すべて1つの直線偏光成分に変換
することができる。
【0015】上記第1の発明において、さらに、前記第
2の透光性部材の前記光入射面に対応して設けられた遮
光手段を有することが好ましい。
2の透光性部材の前記光入射面に対応して設けられた遮
光手段を有することが好ましい。
【0016】仮に、第2の透光性部材の光入射面から光
が入射されると、この光は、反射膜で反射された後に、
偏光分離膜でs偏光とp偏光に分離される間に、何回も
光学接着剤層を通過する。そこで、第2の透光性部材の
光入射面に対応して遮光手段を設けることによってこの
ような光を遮光すれば、光学素子に入射した光が光学接
着剤層を何回も通過することを防止できる。
が入射されると、この光は、反射膜で反射された後に、
偏光分離膜でs偏光とp偏光に分離される間に、何回も
光学接着剤層を通過する。そこで、第2の透光性部材の
光入射面に対応して遮光手段を設けることによってこの
ような光を遮光すれば、光学素子に入射した光が光学接
着剤層を何回も通過することを防止できる。
【0017】また、上記第1の発明において、前記第1
と第2の透光性部材の間の境界面に接着剤層をそれぞれ
有しており、前記偏光分離膜と前記反射膜の間隔が前記
光学素子を通じてほぼ等しくなるように、前記第1と第
2の透光性部材の厚みと前記接着剤層の厚みとのうちの
少なくとも一部が設定されていることが好ましい。
と第2の透光性部材の間の境界面に接着剤層をそれぞれ
有しており、前記偏光分離膜と前記反射膜の間隔が前記
光学素子を通じてほぼ等しくなるように、前記第1と第
2の透光性部材の厚みと前記接着剤層の厚みとのうちの
少なくとも一部が設定されていることが好ましい。
【0018】こうすれば、偏光分離膜と反射膜の間の間
隔が等しくなるので、光学素子内における膜の位置精度
が向上し、光の利用効率が向上する。
隔が等しくなるので、光学素子内における膜の位置精度
が向上し、光の利用効率が向上する。
【0019】また、上記第1の発明において、前記第2
の透光性部材の厚みが、前記第1の透光性部材の厚みよ
りも小さく設定されていることが好ましい。こうすれ
ば、偏光分離膜と反射膜の間の間隔を等しくして、光学
素子における光の利用効率を向上させることができる。
の透光性部材の厚みが、前記第1の透光性部材の厚みよ
りも小さく設定されていることが好ましい。こうすれ
ば、偏光分離膜と反射膜の間の間隔を等しくして、光学
素子における光の利用効率を向上させることができる。
【0020】前記第2の透光性部材の厚みは、前記第1
の透光性部材の厚みの約80%ないし約90%の範囲で
あることが好ましい。
の透光性部材の厚みの約80%ないし約90%の範囲で
あることが好ましい。
【0021】また、前記第1の透光性部材の厚みを、前
記第2の透光性部材の厚みに前記接着剤層の厚みの2倍
を加算した値にほぼ等しくなるようにすることが好まし
い。
記第2の透光性部材の厚みに前記接着剤層の厚みの2倍
を加算した値にほぼ等しくなるようにすることが好まし
い。
【0022】また、前記光学素子は、前記光学素子の光
入射面側に配列された複数の小レンズとともに使用され
る光学素子であり、前記光学素子内の複数の前記偏光分
離膜の相互の間隔が、前記複数の小レンズのピッチとほ
ぼ対応するように設定されていることが好ましい。
入射面側に配列された複数の小レンズとともに使用され
る光学素子であり、前記光学素子内の複数の前記偏光分
離膜の相互の間隔が、前記複数の小レンズのピッチとほ
ぼ対応するように設定されていることが好ましい。
【0023】こうすれば、複数の小レンズから出射され
る複数の光束が、それぞれ対応する偏光分離膜に入射す
るように構成することができるので、光の利用効率が向
上する。
る複数の光束が、それぞれ対応する偏光分離膜に入射す
るように構成することができるので、光の利用効率が向
上する。
【0024】一例として、前記第1と第2の透光性部材
の間の境界面に接着剤層をそれぞれ有しており、前記複
数の偏光分離膜の相互の間隔が前記複数の小レンズのレ
ンズ光軸のピッチとほぼ対応するように、前記第1と第
2の透光性部材の厚みと前記接着剤層の厚みとのうちの
少なくとも一部が設定される。
の間の境界面に接着剤層をそれぞれ有しており、前記複
数の偏光分離膜の相互の間隔が前記複数の小レンズのレ
ンズ光軸のピッチとほぼ対応するように、前記第1と第
2の透光性部材の厚みと前記接着剤層の厚みとのうちの
少なくとも一部が設定される。
【0025】あるいは、前記複数の小レンズは複数の異
なるレンズ光軸ピッチを有しており、前記複数の偏光分
離膜の相互の間隔は、前記複数の異なるレンズ光軸ピッ
チとほぼ対応するように、前記第1と第2の透光性部材
の厚みと前記接着剤層の厚みとのうちの少なくとも一部
が設定されていることが好ましい。
なるレンズ光軸ピッチを有しており、前記複数の偏光分
離膜の相互の間隔は、前記複数の異なるレンズ光軸ピッ
チとほぼ対応するように、前記第1と第2の透光性部材
の厚みと前記接着剤層の厚みとのうちの少なくとも一部
が設定されていることが好ましい。
【0026】こうすれば、レンズ光軸のピッチが異なる
場合にも、各小レンズから出射される光束が、それぞれ
対応する偏光分離膜に入射するように構成することがで
きるので、光の利用効率が向上する。
場合にも、各小レンズから出射される光束が、それぞれ
対応する偏光分離膜に入射するように構成することがで
きるので、光の利用効率が向上する。
【0027】また、上記第1の発明において、前記光学
素子は、前記光学素子の光入射面側に配列された複数の
小レンズとともに使用される光学素子であり、前記光学
素子内の複数の前記偏光分離膜の相互の間隔が、前記複
数の小レンズから出射される複数の光束のピッチとほぼ
対応するように設定されていることが好ましい。
素子は、前記光学素子の光入射面側に配列された複数の
小レンズとともに使用される光学素子であり、前記光学
素子内の複数の前記偏光分離膜の相互の間隔が、前記複
数の小レンズから出射される複数の光束のピッチとほぼ
対応するように設定されていることが好ましい。
【0028】小レンズから出射される光束のピッチは、
必ずしもレンズ光軸のピッチと一致するとは限らない。
このような場合にも、各小レンズから出射される光束
が、それぞれ対応する偏光分離膜に入射するように構成
することができるので、光の利用効率が向上する。
必ずしもレンズ光軸のピッチと一致するとは限らない。
このような場合にも、各小レンズから出射される光束
が、それぞれ対応する偏光分離膜に入射するように構成
することができるので、光の利用効率が向上する。
【0029】一例として、前記第1と第2の透光性部材
の間の境界面に接着剤層をそれぞれ有しており、前記複
数の偏光分離膜の相互の間隔が前記複数の小レンズから
出射される複数の光束のピッチとほぼ対応するように、
前記第1と第2の透光性部材の厚みと前記接着剤層の厚
みとのうちの少なくとも一部が設定される。
の間の境界面に接着剤層をそれぞれ有しており、前記複
数の偏光分離膜の相互の間隔が前記複数の小レンズから
出射される複数の光束のピッチとほぼ対応するように、
前記第1と第2の透光性部材の厚みと前記接着剤層の厚
みとのうちの少なくとも一部が設定される。
【0030】第2の発明は、光学素子の製造方法であっ
て、(a)ほぼ平行な第1および第2の表面を有する第
1の透光性板材の前記第1の表面上に偏光分離膜を形成
する工程と、(b)前記第1の透光性板材の前記第2の
表面上に反射膜を形成する工程と、(c)前記偏光分離
膜および反射膜が形成された複数の前記第1の透光性板
材と、2つのほぼ平行な表面を有する複数の第2の透光
性板材とをそれぞれ交互に貼り合わせる工程と、(d)
前記交互に貼り合わされた透光性板材を、前記第1およ
び第2の表面に対して所定の角度で切断してほぼ平行な
光入射面と光出射面とを有する光学素子ブロックを生成
する工程と、を備えることを特徴とする。
て、(a)ほぼ平行な第1および第2の表面を有する第
1の透光性板材の前記第1の表面上に偏光分離膜を形成
する工程と、(b)前記第1の透光性板材の前記第2の
表面上に反射膜を形成する工程と、(c)前記偏光分離
膜および反射膜が形成された複数の前記第1の透光性板
材と、2つのほぼ平行な表面を有する複数の第2の透光
性板材とをそれぞれ交互に貼り合わせる工程と、(d)
前記交互に貼り合わされた透光性板材を、前記第1およ
び第2の表面に対して所定の角度で切断してほぼ平行な
光入射面と光出射面とを有する光学素子ブロックを生成
する工程と、を備えることを特徴とする。
【0031】第2の発明によれば、第1の発明における
光学素子を容易に形成することができる。従って、光の
利用効率の高い光学素子を製造することができる。
光学素子を容易に形成することができる。従って、光の
利用効率の高い光学素子を製造することができる。
【0032】上記第2の発明において、さらに、(e)
前記光学素子ブロックの前記光入射面と前記光出射面と
を研磨する工程、を備えることが好ましい。
前記光学素子ブロックの前記光入射面と前記光出射面と
を研磨する工程、を備えることが好ましい。
【0033】こうすれば、光学素子となる光学素子ブロ
ックの光入射面と光出射面とを容易に研磨することがで
きるので、光学素子を容易に製造することができる。
ックの光入射面と光出射面とを容易に研磨することがで
きるので、光学素子を容易に製造することができる。
【0034】上記第2の発明において、前記工程(c)
は、複数の前記第1の透光性板材と複数の前記第2の透
光性板材とを光硬化性接着層を介して交互に積層し、光
照射により貼り合わせる工程、を備えることが好まし
い。
は、複数の前記第1の透光性板材と複数の前記第2の透
光性板材とを光硬化性接着層を介して交互に積層し、光
照射により貼り合わせる工程、を備えることが好まし
い。
【0035】こうすれば、貼り合わされた板材に光を照
射することによって光学接着剤を硬化させることができ
るので、光学素子の製造が容易である。
射することによって光学接着剤を硬化させることができ
るので、光学素子の製造が容易である。
【0036】あるいは、前記工程(c)は、(1)1枚
の前記第1の透光性部材と、1枚の前記第2の透光性部
材との間に光硬化性接着層を介して重ね合わせることに
よって積層体を形成する工程と、(2)前記積層体に光
を照射することによって前記光硬化性接着層を硬化させ
る工程と、(3)前記積層体に、前記光硬化性接着層を
介して前記第1の透光性部材と前記第2の透光性部材と
を交互に重ねてゆき、この際、1枚の部材を重ねる度に
前記積層体に光を照射することによって前記光硬化性接
着層を硬化させる工程と、を備えるようにしてもよい。
の前記第1の透光性部材と、1枚の前記第2の透光性部
材との間に光硬化性接着層を介して重ね合わせることに
よって積層体を形成する工程と、(2)前記積層体に光
を照射することによって前記光硬化性接着層を硬化させ
る工程と、(3)前記積層体に、前記光硬化性接着層を
介して前記第1の透光性部材と前記第2の透光性部材と
を交互に重ねてゆき、この際、1枚の部材を重ねる度に
前記積層体に光を照射することによって前記光硬化性接
着層を硬化させる工程と、を備えるようにしてもよい。
【0037】こうすれば、1枚の透光性部材を重ねる度
に接着剤を硬化させるので、各透光性部材同士の位置関
係を精度良く設定することができる。
に接着剤を硬化させるので、各透光性部材同士の位置関
係を精度良く設定することができる。
【0038】あるいは、前記工程(c)は、(1)1枚
の前記第1の透光性部材と、1枚の前記第2の透光性部
材との間に光硬化性接着層を介して重ね合わせることに
よって積層体を形成する工程と、(2)前記積層体に光
を照射することによって前記光硬化性接着層を硬化させ
る工程と、(3)前記工程(1)および工程(2)で作
成された複数の積層体を、前記光硬化性接着剤層を介し
て交互に重ねてゆき、この際、1つの積層体を重ねる度
に光を照射することによって前記光硬化性接着層を硬化
させる工程と、を備えるようにしてもよい。
の前記第1の透光性部材と、1枚の前記第2の透光性部
材との間に光硬化性接着層を介して重ね合わせることに
よって積層体を形成する工程と、(2)前記積層体に光
を照射することによって前記光硬化性接着層を硬化させ
る工程と、(3)前記工程(1)および工程(2)で作
成された複数の積層体を、前記光硬化性接着剤層を介し
て交互に重ねてゆき、この際、1つの積層体を重ねる度
に光を照射することによって前記光硬化性接着層を硬化
させる工程と、を備えるようにしてもよい。
【0039】この方法によっても、1つの積層体を重ね
る度に接着剤を硬化させるので、隣接する透光性部材同
士の位置関係を精度良く設定することができる。
る度に接着剤を硬化させるので、隣接する透光性部材同
士の位置関係を精度良く設定することができる。
【0040】前記光の照射は、前記透光性部材の表面と
平行でない方向から行うことが好ましい。
平行でない方向から行うことが好ましい。
【0041】こうすれば、光が接着剤に効率良く照射さ
れるので、接着剤の硬化時間を短縮することができ、光
学素子の製造のスループットを向上させることができ
る。
れるので、接着剤の硬化時間を短縮することができ、光
学素子の製造のスループットを向上させることができ
る。
【0042】第3の発明は、投写型表示装置であって、
上記のいずれかの光学素子と、前記光学素子からの出射
光を一種類の偏光光に変換する偏光変換手段と、前記偏
光変換手段からの出射光を、与えられた画像信号に基づ
いて変調する変調手段と、前記変調手段により変調され
た光束を投写する投写光学系と、を備える。
上記のいずれかの光学素子と、前記光学素子からの出射
光を一種類の偏光光に変換する偏光変換手段と、前記偏
光変換手段からの出射光を、与えられた画像信号に基づ
いて変調する変調手段と、前記変調手段により変調され
た光束を投写する投写光学系と、を備える。
【0043】第3の発明によれば、光の利用効率の高い
光学素子を使用しているので、投写面上に投写される映
像を明るくすることができる。
光学素子を使用しているので、投写面上に投写される映
像を明るくすることができる。
【0044】
【発明の実施の形態】A.第1実施例:次に、本発明の
実施の形態を実施例に基づき説明する。図2および図3
は、この発明の第1実施例である偏光ビームスプリッタ
アレイを製造する主要な工程を示す工程断面図である。
実施の形態を実施例に基づき説明する。図2および図3
は、この発明の第1実施例である偏光ビームスプリッタ
アレイを製造する主要な工程を示す工程断面図である。
【0045】図2(A)の工程では、それぞれ板状の複
数の第1の透光性部材321と複数の第2の透光性部材
322とが準備される。第1の透光性部材321のほぼ
平行な2つの表面(膜形成面)のうちで、一方の表面上
には偏光分離膜331が形成されている。また、他方の
表面上には、反射膜332が形成されている。第2の透
光性部材322の表面上には、これらの膜のいずれも形
成されていない。
数の第1の透光性部材321と複数の第2の透光性部材
322とが準備される。第1の透光性部材321のほぼ
平行な2つの表面(膜形成面)のうちで、一方の表面上
には偏光分離膜331が形成されている。また、他方の
表面上には、反射膜332が形成されている。第2の透
光性部材322の表面上には、これらの膜のいずれも形
成されていない。
【0046】第1と第2の透光性部材321,322と
しては、板ガラスが用いられる。ただし、ガラス以外の
透光性の板状材料を用いることも可能である。また、第
1と第2の透光性部材の一方を、他方とは異なる色を有
する材料を用いるようにするようにしてもよい。こうす
れば、偏光ビームスプリッタアレイとして完成した後
に、2つの部材の区別をつけやすいという利点がある。
たとえば一方の部材を、無色透明な板ガラスで形成し、
他方を青色で透明な板ガラスで形成するようにしてもよ
い。なお、板ガラスとしては、磨き板ガラスやフロート
ガラスが好ましく、特に、磨き板ガラスが好ましい。
しては、板ガラスが用いられる。ただし、ガラス以外の
透光性の板状材料を用いることも可能である。また、第
1と第2の透光性部材の一方を、他方とは異なる色を有
する材料を用いるようにするようにしてもよい。こうす
れば、偏光ビームスプリッタアレイとして完成した後
に、2つの部材の区別をつけやすいという利点がある。
たとえば一方の部材を、無色透明な板ガラスで形成し、
他方を青色で透明な板ガラスで形成するようにしてもよ
い。なお、板ガラスとしては、磨き板ガラスやフロート
ガラスが好ましく、特に、磨き板ガラスが好ましい。
【0047】偏光分離膜331は、s偏光とp偏光のい
ずれか一方を選択的に透過させ、他方を選択的に反射す
る性質を有する膜である。通常は、このような性質を有
する誘電体多層膜を積層することによって偏光分離膜3
31が形成される。
ずれか一方を選択的に透過させ、他方を選択的に反射す
る性質を有する膜である。通常は、このような性質を有
する誘電体多層膜を積層することによって偏光分離膜3
31が形成される。
【0048】反射膜332は、誘電体多層膜を積層する
ことによって形成される。もちろん、反射膜332を構
成する誘電体多層膜は、偏光分離膜331を構成するも
のとは異なる組成および構成を有している。反射膜33
2としては、偏光分離膜331で反射された直線偏光成
分(s偏光またはp偏光)のみを選択的に反射し、他の
直線偏光成分は反射しないような誘電体多層膜で構成さ
れたものが好ましい。
ことによって形成される。もちろん、反射膜332を構
成する誘電体多層膜は、偏光分離膜331を構成するも
のとは異なる組成および構成を有している。反射膜33
2としては、偏光分離膜331で反射された直線偏光成
分(s偏光またはp偏光)のみを選択的に反射し、他の
直線偏光成分は反射しないような誘電体多層膜で構成さ
れたものが好ましい。
【0049】反射膜332は、アルミニウムを蒸着する
ことによって形成するようにしてもよい。誘電体多層膜
で反射膜332を形成した場合には、特定の直線偏光成
分(たとえばs偏光)を約98%程度の反射率で反射す
ることができる。一方、アルミニウム膜では、反射率は
高々92%程度である。従って、誘電体多層膜で反射膜
332を形成するようにすれば、偏光ビームスプリッタ
アレイから出射される光量を高めることができる。さら
に、誘電体多層膜は、アルミニウム膜よりも光の吸収が
少ないので、発熱も少ないという利点もある。なお、特
定の直線偏光成分の反射率を向上させるには、反射膜3
32を構成する誘電体多層膜(通常は2種類の膜が交互
に積層された構造である)を構成するそれぞれの膜の厚
さ、あるいは膜の材料を最適化すれば良い。
ことによって形成するようにしてもよい。誘電体多層膜
で反射膜332を形成した場合には、特定の直線偏光成
分(たとえばs偏光)を約98%程度の反射率で反射す
ることができる。一方、アルミニウム膜では、反射率は
高々92%程度である。従って、誘電体多層膜で反射膜
332を形成するようにすれば、偏光ビームスプリッタ
アレイから出射される光量を高めることができる。さら
に、誘電体多層膜は、アルミニウム膜よりも光の吸収が
少ないので、発熱も少ないという利点もある。なお、特
定の直線偏光成分の反射率を向上させるには、反射膜3
32を構成する誘電体多層膜(通常は2種類の膜が交互
に積層された構造である)を構成するそれぞれの膜の厚
さ、あるいは膜の材料を最適化すれば良い。
【0050】図2(B)の工程では、第1と第2の透光
性部材321,322が光学接着剤によって交互に貼り
合わされる。この結果、光学接着剤層325が、偏光分
離膜331と第2の透光性部材322との間、および、
反射膜332と第2の透光性部材322との間にそれぞ
れ形成される。なお、図2および図3では、図示の便宜
上、各層331,332,325の厚みが誇張されてい
る。また、貼り合わされるガラスの枚数についても省略
されている。
性部材321,322が光学接着剤によって交互に貼り
合わされる。この結果、光学接着剤層325が、偏光分
離膜331と第2の透光性部材322との間、および、
反射膜332と第2の透光性部材322との間にそれぞ
れ形成される。なお、図2および図3では、図示の便宜
上、各層331,332,325の厚みが誇張されてい
る。また、貼り合わされるガラスの枚数についても省略
されている。
【0051】図3(A)の工程では、貼り合わされた透
光性部材321,322の表面にほぼ垂直な方向から紫
外線を照射することによって、光学接着剤層325を硬
化させる。紫外線は、誘電体多層膜を通過する。この実
施例では、偏光分離膜331と反射膜332が、それぞ
れ誘電体多層膜で形成されている。従って、図3(A)
に示すように、透光性部材321,322の表面にほぼ
垂直な方向から紫外線を照射することによって、複数の
光学接着剤層325を同時に硬化させることができる。
光性部材321,322の表面にほぼ垂直な方向から紫
外線を照射することによって、光学接着剤層325を硬
化させる。紫外線は、誘電体多層膜を通過する。この実
施例では、偏光分離膜331と反射膜332が、それぞ
れ誘電体多層膜で形成されている。従って、図3(A)
に示すように、透光性部材321,322の表面にほぼ
垂直な方向から紫外線を照射することによって、複数の
光学接着剤層325を同時に硬化させることができる。
【0052】一方、反射膜332をアルミニウムの蒸着
で形成した場合には、紫外線がアルミニウム膜で反射さ
れてしまう。従って、この場合には、図3(A)に破線
で示すように、紫外線を透光性部材321,322の表
面にほぼ平行な方向から照射する。この時、紫外線を入
射する側と反対側の部分では、紫外線による光学接着剤
層325の照射効率が低下する。従って、光学接着剤層
325が硬化するまでに比較的長い時間が必要になる。
一方、反射膜332を誘電体多層膜で形成するようにす
れば、透光性部材321,322の表面に平行でない方
向から紫外線を照射できるので、比較的短時間で効率よ
く光学接着剤層325を硬化させることができる。
で形成した場合には、紫外線がアルミニウム膜で反射さ
れてしまう。従って、この場合には、図3(A)に破線
で示すように、紫外線を透光性部材321,322の表
面にほぼ平行な方向から照射する。この時、紫外線を入
射する側と反対側の部分では、紫外線による光学接着剤
層325の照射効率が低下する。従って、光学接着剤層
325が硬化するまでに比較的長い時間が必要になる。
一方、反射膜332を誘電体多層膜で形成するようにす
れば、透光性部材321,322の表面に平行でない方
向から紫外線を照射できるので、比較的短時間で効率よ
く光学接着剤層325を硬化させることができる。
【0053】図3(B)の工程では、こうして互いに接
着された複数の透光性部材321,322を、その表面
と所定の角度θをなす切断面(図中、破線で示す)でほ
ぼ平行に切断することによって、光学素子ブロックが切
り出される。θの値は、約45度とすることが好まし
い。こうして切り出された光学素子ブロックの表面(切
断面)を研磨することによって、偏光ビームスプリッタ
アレイを得ることができる。
着された複数の透光性部材321,322を、その表面
と所定の角度θをなす切断面(図中、破線で示す)でほ
ぼ平行に切断することによって、光学素子ブロックが切
り出される。θの値は、約45度とすることが好まし
い。こうして切り出された光学素子ブロックの表面(切
断面)を研磨することによって、偏光ビームスプリッタ
アレイを得ることができる。
【0054】図4は、こうして製造された偏光ビームス
プリッタアレイ320を示す斜視図である。この図から
わかるように、偏光ビームスプリッタアレイ320は、
それぞれ断面が平行四辺形の柱状の第1と第2の透光性
部材321,322が、交互に貼り合わされた形状を有
している。
プリッタアレイ320を示す斜視図である。この図から
わかるように、偏光ビームスプリッタアレイ320は、
それぞれ断面が平行四辺形の柱状の第1と第2の透光性
部材321,322が、交互に貼り合わされた形状を有
している。
【0055】図5(A)は、実施例による偏光ビームス
プリッタアレイ320の出射面の一部に、λ/2位相差
板381を選択的に設けた偏光変換素子を示す平面断面
図である。また、図5(B)は、比較例の偏光変換素子
を示す平面断面図である。実施例の偏光変換素子では、
偏光ビームスプリッタアレイ320の出射面(図5では
左側の面)のうちで、第2の透光性部材322の表面部
分に、偏光方向変換手段としてのλ/2位相差板381
が貼りつけられている。
プリッタアレイ320の出射面の一部に、λ/2位相差
板381を選択的に設けた偏光変換素子を示す平面断面
図である。また、図5(B)は、比較例の偏光変換素子
を示す平面断面図である。実施例の偏光変換素子では、
偏光ビームスプリッタアレイ320の出射面(図5では
左側の面)のうちで、第2の透光性部材322の表面部
分に、偏光方向変換手段としてのλ/2位相差板381
が貼りつけられている。
【0056】図5(B)に示す比較例の構成は、図5
(A)の実施例の構成において、偏光分離膜331と、
これに隣接する光学接着剤層325との位置関係が逆転
している点が異なるだけである。比較例の偏光ビームス
プリッタアレイ320aを製造する際には、まず、第1
の透光性部材321の表面上に反射膜332を形成し、
一方、第2の透光性部材322の表面上に偏光分離膜3
31を形成する。そして、これらの透光性部材321,
322を光学接着剤層325で交互に貼り合わせる。
(A)の実施例の構成において、偏光分離膜331と、
これに隣接する光学接着剤層325との位置関係が逆転
している点が異なるだけである。比較例の偏光ビームス
プリッタアレイ320aを製造する際には、まず、第1
の透光性部材321の表面上に反射膜332を形成し、
一方、第2の透光性部材322の表面上に偏光分離膜3
31を形成する。そして、これらの透光性部材321,
322を光学接着剤層325で交互に貼り合わせる。
【0057】図5(A)に示す実施例の偏光変換素子の
入射面からは、s偏光成分とp偏光成分とを含むランダ
ムな偏光方向を有する入射光が入射される。この入射光
は、まず、偏光分離膜331によってs偏光とp偏光と
に分離される。s偏光は、偏光分離膜331によってほ
ぼ垂直に反射され、反射膜332によってさらに反射さ
れて、出射面326から出射される。一方、p偏光は、
偏光分離膜331をそのまま透過して、λ/2位相差板
381によってs偏光に変換されて出射される。従っ
て、偏光変換素子からは、s偏光のみが選択的に出射さ
れる。
入射面からは、s偏光成分とp偏光成分とを含むランダ
ムな偏光方向を有する入射光が入射される。この入射光
は、まず、偏光分離膜331によってs偏光とp偏光と
に分離される。s偏光は、偏光分離膜331によってほ
ぼ垂直に反射され、反射膜332によってさらに反射さ
れて、出射面326から出射される。一方、p偏光は、
偏光分離膜331をそのまま透過して、λ/2位相差板
381によってs偏光に変換されて出射される。従っ
て、偏光変換素子からは、s偏光のみが選択的に出射さ
れる。
【0058】なお、λ/2位相差板381を、第1の透
光性部材321の出射面部分に選択的に設けるようにす
れば、偏光変換素子からp偏光のみを選択的に出射する
ことができる。
光性部材321の出射面部分に選択的に設けるようにす
れば、偏光変換素子からp偏光のみを選択的に出射する
ことができる。
【0059】図5(A)に示す実施例の偏光ビームスプ
リッタアレイ320では、偏光分離膜331を透過する
p偏光は、偏光ビームスプリッタアレイ320の入射面
から出射面までの間に光学接着剤層325を1回通過す
る。これは、図5(B)に示す比較例の偏光ビームスプ
リッタアレイ320aにおいても同様である。
リッタアレイ320では、偏光分離膜331を透過する
p偏光は、偏光ビームスプリッタアレイ320の入射面
から出射面までの間に光学接着剤層325を1回通過す
る。これは、図5(B)に示す比較例の偏光ビームスプ
リッタアレイ320aにおいても同様である。
【0060】また、実施例の偏光ビームスプリッタアレ
イ320では、偏光分離膜331で反射されるs偏光
は、偏光ビームスプリッタアレイ320の入射面から出
射面までの間に光学接着剤層325を1回も通過しな
い。これに対して、比較例の偏光ビームスプリッタアレ
イ320aでは、s偏光は、偏光ビームスプリッタアレ
イ320の入射面から出射面までの間に光学接着剤層3
25を2回通過する。光学接着剤層325はほぼ透明で
あるが、いくらか光を吸収する性質を有している。従っ
て、光学接着剤層325を通過するたびに、光量は減少
する。また、光学接着剤層325を通過する際には、偏
光方向が若干変わる可能性もある。実施例の偏光ビーム
スプリッタアレイでは、s偏光が光学接着剤層325を
通る回数が比較例に比べて少ないので、光の利用効率が
より高い。
イ320では、偏光分離膜331で反射されるs偏光
は、偏光ビームスプリッタアレイ320の入射面から出
射面までの間に光学接着剤層325を1回も通過しな
い。これに対して、比較例の偏光ビームスプリッタアレ
イ320aでは、s偏光は、偏光ビームスプリッタアレ
イ320の入射面から出射面までの間に光学接着剤層3
25を2回通過する。光学接着剤層325はほぼ透明で
あるが、いくらか光を吸収する性質を有している。従っ
て、光学接着剤層325を通過するたびに、光量は減少
する。また、光学接着剤層325を通過する際には、偏
光方向が若干変わる可能性もある。実施例の偏光ビーム
スプリッタアレイでは、s偏光が光学接着剤層325を
通る回数が比較例に比べて少ないので、光の利用効率が
より高い。
【0061】ところで、比較例の偏光ビームスプリッタ
アレイ320aも、図1に示した従来の偏光ビームスプ
リッタアレイ22に比較すれば光学接着剤層が少ないの
で、光の利用効率は比較的高い。しかし、図5(A)に
示す実施例では、この比較例よりもさらに光の利用効率
が高いことがわかる。
アレイ320aも、図1に示した従来の偏光ビームスプ
リッタアレイ22に比較すれば光学接着剤層が少ないの
で、光の利用効率は比較的高い。しかし、図5(A)に
示す実施例では、この比較例よりもさらに光の利用効率
が高いことがわかる。
【0062】図10は、実施例の偏光ビームスプリッタ
アレイ320をさらに拡大して詳細に示す断面図であ
る。偏光分離膜331と反射膜332の厚みは数μmで
あり、透光性部材321,322の厚みt321 ,t322
や、光学接着剤層325の厚みtad1 ,tad2 に比べて
無視できる。そこで、図10では偏光分離膜膜331を
1本の破線で描き、反射膜332を1本の実線で描いて
いる。なお、前述したように、偏光分離膜331と反射
膜332は、第1の透光性部材321の両面に形成され
ている。光学接着剤層325の厚みtad1 ,tad2 は、
層の位置に応じて異なる値に設定されていてもよいが、
通常は、偏光ビームスプリッタ320の全体を通じて等
しい値に設定されている。以下の説明では、光学接着剤
層325の厚みtad1 ,tad2 が等しい値tadに設定さ
れているものと仮定する。
アレイ320をさらに拡大して詳細に示す断面図であ
る。偏光分離膜331と反射膜332の厚みは数μmで
あり、透光性部材321,322の厚みt321 ,t322
や、光学接着剤層325の厚みtad1 ,tad2 に比べて
無視できる。そこで、図10では偏光分離膜膜331を
1本の破線で描き、反射膜332を1本の実線で描いて
いる。なお、前述したように、偏光分離膜331と反射
膜332は、第1の透光性部材321の両面に形成され
ている。光学接着剤層325の厚みtad1 ,tad2 は、
層の位置に応じて異なる値に設定されていてもよいが、
通常は、偏光ビームスプリッタ320の全体を通じて等
しい値に設定されている。以下の説明では、光学接着剤
層325の厚みtad1 ,tad2 が等しい値tadに設定さ
れているものと仮定する。
【0063】図10の下部に示すように、第2の透光性
部材322の厚みt322 は、第1の透光性部材321の
厚みt321 から光学接着剤層325の厚みtadの2倍を
減算した値に等しい。この関係は、偏光ビームスプリッ
タアレイ320の光出射面326や光入射面327に沿
った方向に測った場合の厚み(L321,L322,Lad)に
ついても同様である。例えば、第1の透光性部材321
の厚みt321 を3.17mmとした場合を考えると、光
学接着剤層325の厚みtadは通常約0.01〜0.3
mmの範囲内であるため、第2の透光性部材322の厚
みt322 は3.15〜2.57mmの範囲となる。この
例のように、第2の透光性部材322の厚みt322 は、
第1の透光性部材321の厚みt321 の約80%〜約9
0%とすることが好ましい。具体的な実施例としては、
t321 =3.17mm、tad=0.06mm、t322 =
3.05mmに設定することができる。
部材322の厚みt322 は、第1の透光性部材321の
厚みt321 から光学接着剤層325の厚みtadの2倍を
減算した値に等しい。この関係は、偏光ビームスプリッ
タアレイ320の光出射面326や光入射面327に沿
った方向に測った場合の厚み(L321,L322,Lad)に
ついても同様である。例えば、第1の透光性部材321
の厚みt321 を3.17mmとした場合を考えると、光
学接着剤層325の厚みtadは通常約0.01〜0.3
mmの範囲内であるため、第2の透光性部材322の厚
みt322 は3.15〜2.57mmの範囲となる。この
例のように、第2の透光性部材322の厚みt322 は、
第1の透光性部材321の厚みt321 の約80%〜約9
0%とすることが好ましい。具体的な実施例としては、
t321 =3.17mm、tad=0.06mm、t322 =
3.05mmに設定することができる。
【0064】このように、2種類の透光性部材321,
322の厚みを予め調整しておくことによって、貼り合
わせた後の偏光分離膜331と反射膜332との間の間
隔を、偏光ビームスプリッタアレイ320の全体に渡っ
てほぼ均一にすることができる。
322の厚みを予め調整しておくことによって、貼り合
わせた後の偏光分離膜331と反射膜332との間の間
隔を、偏光ビームスプリッタアレイ320の全体に渡っ
てほぼ均一にすることができる。
【0065】なお、実際は透光性部材321,322の
厚みt321 ,t322 や、光学接着剤層325の厚みtad
に製造誤差が生じる場合がある。
厚みt321 ,t322 や、光学接着剤層325の厚みtad
に製造誤差が生じる場合がある。
【0066】図11は、偏光ビームスプリッタアレイ3
20の光入射面側に、複数の小レンズ(集光レンズ)3
11がマトリクス状に配列された集光レンズアレイ31
0を設けた状態を示す断面図である。偏光ビームスプリ
ッタアレイ320の光入射面には、偏光分離膜331へ
入射して有効な偏光光に変換される光が入射する有効入
射領域EA(偏光分離膜331に対応する光の入射面)
と、反射膜332に入射して、無効な偏光光に変換され
る光が入射する無効入射領域UA(反射膜332に対応
する光の入射面)とが、交互に配置されている。この有
効入射領域EAおよび無効入射領域UAのx方向の大き
さWp は、集光レンズ311のx方向の大きさWL の1
/2に等しい。また、集光レンズ311の中心(レンズ
光軸)311cは、有効入射領域EAのx方向の中心と
等しくなるように配置されている。有効入射領域EA
は、偏光分離膜331を、偏光ビームスプリッタ320
の光入射面に投影した領域に相当する。従って、偏光分
離膜331のx方向のピッチは、集光レンズ311のレ
ンズ光軸311cのx方向のピッチに等しく設定されて
いる。
20の光入射面側に、複数の小レンズ(集光レンズ)3
11がマトリクス状に配列された集光レンズアレイ31
0を設けた状態を示す断面図である。偏光ビームスプリ
ッタアレイ320の光入射面には、偏光分離膜331へ
入射して有効な偏光光に変換される光が入射する有効入
射領域EA(偏光分離膜331に対応する光の入射面)
と、反射膜332に入射して、無効な偏光光に変換され
る光が入射する無効入射領域UA(反射膜332に対応
する光の入射面)とが、交互に配置されている。この有
効入射領域EAおよび無効入射領域UAのx方向の大き
さWp は、集光レンズ311のx方向の大きさWL の1
/2に等しい。また、集光レンズ311の中心(レンズ
光軸)311cは、有効入射領域EAのx方向の中心と
等しくなるように配置されている。有効入射領域EA
は、偏光分離膜331を、偏光ビームスプリッタ320
の光入射面に投影した領域に相当する。従って、偏光分
離膜331のx方向のピッチは、集光レンズ311のレ
ンズ光軸311cのx方向のピッチに等しく設定されて
いる。
【0067】なお、図11の右端の集光レンズ311に
は、対応する偏光分離膜331や反射膜332が形成さ
れていない。これは、端部の集光レンズ311を通過す
る光量が比較的少ないので、これらの膜を設けなくても
光の利用効率にあまり影響がないためである。
は、対応する偏光分離膜331や反射膜332が形成さ
れていない。これは、端部の集光レンズ311を通過す
る光量が比較的少ないので、これらの膜を設けなくても
光の利用効率にあまり影響がないためである。
【0068】図12は、偏光分離膜331のピッチを、
集光レンズ311のレンズ光軸311cのピッチとは異
なる値に設定し、また、2つの偏光ビームスプリッタア
レイ320’を、システム光軸Lを中心として、偏光分
離膜331、反射膜332が向かい合うように対向配置
させた場合を示す説明図である。なお、図面ではシステ
ム光軸より左側の部分が省略されている。
集光レンズ311のレンズ光軸311cのピッチとは異
なる値に設定し、また、2つの偏光ビームスプリッタア
レイ320’を、システム光軸Lを中心として、偏光分
離膜331、反射膜332が向かい合うように対向配置
させた場合を示す説明図である。なお、図面ではシステ
ム光軸より左側の部分が省略されている。
【0069】図12の中段には、集光レンズアレイ31
0の各レンズLa〜Ldで集光され偏光ビームスプリッ
タアレイ320’の入射面を照射する光の光量分布が示
されている。一般に、システム光軸(偏光ビームスプリ
ッタアレイ320’の中心)に最も近いレンズLaで集
光される光の光強度Iaが最も強くなり、光軸から遠い
レンズで集光される光ほど弱くなり、図12では、4番
目のレンズLdで集光される光の光強度Idが最も弱く
なる。また、各レンズLa〜Ldで集光された光の光量
分布は、あるレンズ位置(図12では3番目のレンズL
cの位置)を境に、光軸に近いほどレンズ中心に対して
光軸寄りの分布になり、光軸から遠いほど光軸の反対寄
りの分布になる。図12では、レンズLcで集光された
光の光量分布Pcがほぼレンズ中心に分布し、レンズL
b、Laと光軸に近いほどその光量分布Pb、Paと次
第にシステム光軸寄りの分布になっている。また、レン
ズLdで集光された光の光量分布Pdがシステム光軸の
反対寄りになっている。このような場合に、偏光ビーム
スプリッタアレイ320’の有効入射領域EAの中心を
一律にレンズ光軸中心と一致させると、上記のような光
量分布のずれに起因する光の損失が発生する。特に、光
源光軸付近において、レンズアレイから出射される光の
光量分布と有効入射領域EAとのずれは、大きな光の損
失となる。したがって、集光レンズアレイ310から出
射される光の分布に合わせて、すなわち、集光レンズア
レイ310から出射される光の光量分布のピーク間隔に
合わせて偏光ビームスプリッタアレイ320’の各有効
入射領域EAの中心を配列するするようにすることが好
ましい。換言すれば、偏光分離膜331の間隔が、光量
分布のピークの間隔に一致するように、透光性部材32
1,322の厚みt321,t322 と光学接着剤層325
の厚みtad(図10)を調整することが好ましい。
0の各レンズLa〜Ldで集光され偏光ビームスプリッ
タアレイ320’の入射面を照射する光の光量分布が示
されている。一般に、システム光軸(偏光ビームスプリ
ッタアレイ320’の中心)に最も近いレンズLaで集
光される光の光強度Iaが最も強くなり、光軸から遠い
レンズで集光される光ほど弱くなり、図12では、4番
目のレンズLdで集光される光の光強度Idが最も弱く
なる。また、各レンズLa〜Ldで集光された光の光量
分布は、あるレンズ位置(図12では3番目のレンズL
cの位置)を境に、光軸に近いほどレンズ中心に対して
光軸寄りの分布になり、光軸から遠いほど光軸の反対寄
りの分布になる。図12では、レンズLcで集光された
光の光量分布Pcがほぼレンズ中心に分布し、レンズL
b、Laと光軸に近いほどその光量分布Pb、Paと次
第にシステム光軸寄りの分布になっている。また、レン
ズLdで集光された光の光量分布Pdがシステム光軸の
反対寄りになっている。このような場合に、偏光ビーム
スプリッタアレイ320’の有効入射領域EAの中心を
一律にレンズ光軸中心と一致させると、上記のような光
量分布のずれに起因する光の損失が発生する。特に、光
源光軸付近において、レンズアレイから出射される光の
光量分布と有効入射領域EAとのずれは、大きな光の損
失となる。したがって、集光レンズアレイ310から出
射される光の分布に合わせて、すなわち、集光レンズア
レイ310から出射される光の光量分布のピーク間隔に
合わせて偏光ビームスプリッタアレイ320’の各有効
入射領域EAの中心を配列するするようにすることが好
ましい。換言すれば、偏光分離膜331の間隔が、光量
分布のピークの間隔に一致するように、透光性部材32
1,322の厚みt321,t322 と光学接着剤層325
の厚みtad(図10)を調整することが好ましい。
【0070】なお、レンズアレイ310で集光される光
をより有効に利用するためには、光軸に近いレンズで集
光される光ほどより有効に利用できるようにすることが
好ましい。特に、光源光軸付近の光量が大きく、また、
光源光軸付近のレンズLaから出射される光の分布Pa
がレンズの中心光軸よりも光源光軸側に偏っているた
め、偏光ビームスプリッタアレイ320’の最も光源光
軸側に近い有効入射領域EA1の中心を光の分布Paの
ピーク位置にほぼ合わせるようにすることが好ましい。
をより有効に利用するためには、光軸に近いレンズで集
光される光ほどより有効に利用できるようにすることが
好ましい。特に、光源光軸付近の光量が大きく、また、
光源光軸付近のレンズLaから出射される光の分布Pa
がレンズの中心光軸よりも光源光軸側に偏っているた
め、偏光ビームスプリッタアレイ320’の最も光源光
軸側に近い有効入射領域EA1の中心を光の分布Paの
ピーク位置にほぼ合わせるようにすることが好ましい。
【0071】図12に示す構成は、集光レンズアレイ3
10の各集光レンズ311から出射される光の光強度や
光量分布に、有効入射領域EA1〜EA4と無効入射領
域UA1〜UA4の幅(すなわち偏光分離膜311の間
隔)を対応させたものである。すなわち、偏光ビームス
プリッタアレイ320’の有効入射領域EA(図中EA
1〜EA4)および無効入射領域UA(図中UA1〜U
A4)のx方向の幅Wp’は、集光レンズアレイ310
の各レンズLa〜Ldのx方向の幅WL の1/2よりも
大きい。
10の各集光レンズ311から出射される光の光強度や
光量分布に、有効入射領域EA1〜EA4と無効入射領
域UA1〜UA4の幅(すなわち偏光分離膜311の間
隔)を対応させたものである。すなわち、偏光ビームス
プリッタアレイ320’の有効入射領域EA(図中EA
1〜EA4)および無効入射領域UA(図中UA1〜U
A4)のx方向の幅Wp’は、集光レンズアレイ310
の各レンズLa〜Ldのx方向の幅WL の1/2よりも
大きい。
【0072】図12の例では、3列目のレンズLcの中
心と、それに対応する有効入射領域EA3の中心とを等
しくするように、偏光ビームスプリッタアレイ320’
が配置されている。通常、各無効入射領域UAの幅は、
有効入射領域EAの幅Wp'と等しいので、左側の2つの
有効入射領域EA2,EA1は各レンズLb,Laの中
心に対して次第にシステム光軸寄りとなる。また、一番
右側の有効入射領域EA4はレンズLdの中心に対して
システム光軸の反対寄りとなる。この結果、各有効入射
領域EA1〜EA4が、集光レンズアレイ310から出
射される光の光量分布のピーク位置とほぼ一致する。特
に、光軸に近い所定の数のレンズ、例えば、2〜3個の
レンズは、光強度が強いので、これらのレンズで集光さ
れる光の光量分布と、それに対応する有効入射領域がほ
ぼ一致することが好ましい。このような構成にすること
で、より光の利用効率を高めることができる。なお、有
効入射領域の幅をレンズの幅の1/2に対してどの程度
大きくするか、および、どのレンズに対する有効入射領
域を基準に配置するかは、レンズアレイの数や、各レン
ズに対応する光量分布の関係から実験的に容易に求めら
れる。また、有効入射領域や無効入射領域の幅は、レン
ズの幅の1/2より大きくすることに限定する必要はな
く、偏光ビームスプリッタアレイ320’の光の入射面
を照射する実際の光量分布によって決定される。
心と、それに対応する有効入射領域EA3の中心とを等
しくするように、偏光ビームスプリッタアレイ320’
が配置されている。通常、各無効入射領域UAの幅は、
有効入射領域EAの幅Wp'と等しいので、左側の2つの
有効入射領域EA2,EA1は各レンズLb,Laの中
心に対して次第にシステム光軸寄りとなる。また、一番
右側の有効入射領域EA4はレンズLdの中心に対して
システム光軸の反対寄りとなる。この結果、各有効入射
領域EA1〜EA4が、集光レンズアレイ310から出
射される光の光量分布のピーク位置とほぼ一致する。特
に、光軸に近い所定の数のレンズ、例えば、2〜3個の
レンズは、光強度が強いので、これらのレンズで集光さ
れる光の光量分布と、それに対応する有効入射領域がほ
ぼ一致することが好ましい。このような構成にすること
で、より光の利用効率を高めることができる。なお、有
効入射領域の幅をレンズの幅の1/2に対してどの程度
大きくするか、および、どのレンズに対する有効入射領
域を基準に配置するかは、レンズアレイの数や、各レン
ズに対応する光量分布の関係から実験的に容易に求めら
れる。また、有効入射領域や無効入射領域の幅は、レン
ズの幅の1/2より大きくすることに限定する必要はな
く、偏光ビームスプリッタアレイ320’の光の入射面
を照射する実際の光量分布によって決定される。
【0073】上述した図11および図12の例では、集
光レンズアレイ310の各小レンズ311が同じサイズ
を有しているものと仮定したが、小レンズのサイズが位
置によって異なる場合もある。図13は、サイズの異な
る複数種類の小レンズを有する集光レンズアレイ31
0’を示す平面図およびそのB−B断面図である。図1
3(A)において、破線の円は光源からの光量が比較的
大きな領域を示している。
光レンズアレイ310の各小レンズ311が同じサイズ
を有しているものと仮定したが、小レンズのサイズが位
置によって異なる場合もある。図13は、サイズの異な
る複数種類の小レンズを有する集光レンズアレイ31
0’を示す平面図およびそのB−B断面図である。図1
3(A)において、破線の円は光源からの光量が比較的
大きな領域を示している。
【0074】この集光レンズアレイ310’は、比較的
大サイズの第1の小レンズ312がシステム光軸Lの周
囲にマトリクス状に配列され、また、比較的小サイズの
第2の小レンズ313が集光レンズアレイ310’の端
部付近に略マトリクス状に配列されている。このような
集光レンズアレイ310’に対して、前述した図11と
同様な構成と効果を達成する場合には、偏光ビームスプ
リッタアレイの各有効入射領域の中心(すなわち、偏光
分離膜のピッチ)が、それぞれ対応する小レンズ31
2、313のピッチに一致するように、透光性部材32
1,322の厚みt321 ,t322 と光学接着剤層325
の厚みtad(図10)の少なくとも一部が調整される。
あるいは、前述した図12と同様な構成と効果を達成す
る場合には、偏光ビームスプリッタアレイの各有効入射
領域の中心(すなわち、偏光分離膜のピッチ)が、それ
ぞれ対応する小レンズ312、313から出射される光
束の光量分布のピッチに一致するように、透光性部材3
21,322の厚みt321 ,t322 と光学接着剤層32
5の厚みtadの少なくとも一部が調整される。
大サイズの第1の小レンズ312がシステム光軸Lの周
囲にマトリクス状に配列され、また、比較的小サイズの
第2の小レンズ313が集光レンズアレイ310’の端
部付近に略マトリクス状に配列されている。このような
集光レンズアレイ310’に対して、前述した図11と
同様な構成と効果を達成する場合には、偏光ビームスプ
リッタアレイの各有効入射領域の中心(すなわち、偏光
分離膜のピッチ)が、それぞれ対応する小レンズ31
2、313のピッチに一致するように、透光性部材32
1,322の厚みt321 ,t322 と光学接着剤層325
の厚みtad(図10)の少なくとも一部が調整される。
あるいは、前述した図12と同様な構成と効果を達成す
る場合には、偏光ビームスプリッタアレイの各有効入射
領域の中心(すなわち、偏光分離膜のピッチ)が、それ
ぞれ対応する小レンズ312、313から出射される光
束の光量分布のピッチに一致するように、透光性部材3
21,322の厚みt321 ,t322 と光学接着剤層32
5の厚みtadの少なくとも一部が調整される。
【0075】B.第2実施例:図14ないし図19は、
第2実施例による偏光ビームスプリッタアレイの製造方
法を示す説明図である。第2実施例では、図14に示す
ように、水平台402と、水平台402の上に立設され
た垂直壁404とを有する組立治具400を用いる。
第2実施例による偏光ビームスプリッタアレイの製造方
法を示す説明図である。第2実施例では、図14に示す
ように、水平台402と、水平台402の上に立設され
た垂直壁404とを有する組立治具400を用いる。
【0076】第2実施例においても、第1実施例と同様
に、図2(A)に示す第1の透光性部材321(膜が形
成された板ガラス)と、第2の透光性部材322(膜が
形成されていない板ガラス)とが準備される。また、図
14に示すダミーガラス324も準備される。このダミ
ーガラス324は、偏光分離膜や反射膜が形成されてい
ない平坦な板ガラスである。ダミーガラス324は、偏
光ビームスプリッタの端部に設けられる部材であり、そ
の厚みは第1や第2の透光性部材321,322の厚み
とは異なる値に設定することができる。
に、図2(A)に示す第1の透光性部材321(膜が形
成された板ガラス)と、第2の透光性部材322(膜が
形成されていない板ガラス)とが準備される。また、図
14に示すダミーガラス324も準備される。このダミ
ーガラス324は、偏光分離膜や反射膜が形成されてい
ない平坦な板ガラスである。ダミーガラス324は、偏
光ビームスプリッタの端部に設けられる部材であり、そ
の厚みは第1や第2の透光性部材321,322の厚み
とは異なる値に設定することができる。
【0077】図14の状態にするには、まず、ダミーガ
ラス324を水平台402の上に載置して、その上表面
に光硬化性接着剤を塗布する。そして、その上に第1の
透光性部材321が重ねられる。こうして、接着剤層を
介して重ねられたダミーガラス324と第1の透光性部
材321とを摺り合わせるようにしながら、接着剤層に
含まれる気泡を追い出し、かつ、接着剤層の厚みを均一
にする。この状態では、ダミーガラス324と第1の透
光性部材321とは、表面張力により互いに吸着した状
態になる。そして、図14に示すように、ダミーガラス
324と第1の透光性部材321の側面を、垂直壁40
4に当接させる。また、このとき、当接する側面と垂直
な側面では、ダミーガラス324と第1の透光性部材3
21とを、所定のズレ量ΔHだけずらしている。図15
では、第1の透光性部材321の上方から紫外線(図中
「UV」と記す)を照射して接着剤を硬化させる。こう
して接着された板材を「第1の積層体」と呼ぶ。なお、
紫外線は、透光性部材321の表面と平行でない方向か
ら照射することが好ましい。こうすれば、接着剤層を紫
外線で効率良く照射することができ、接着剤の硬化時間
を短縮することができる。この結果、光学素子の製造の
スループットを向上させることができる。
ラス324を水平台402の上に載置して、その上表面
に光硬化性接着剤を塗布する。そして、その上に第1の
透光性部材321が重ねられる。こうして、接着剤層を
介して重ねられたダミーガラス324と第1の透光性部
材321とを摺り合わせるようにしながら、接着剤層に
含まれる気泡を追い出し、かつ、接着剤層の厚みを均一
にする。この状態では、ダミーガラス324と第1の透
光性部材321とは、表面張力により互いに吸着した状
態になる。そして、図14に示すように、ダミーガラス
324と第1の透光性部材321の側面を、垂直壁40
4に当接させる。また、このとき、当接する側面と垂直
な側面では、ダミーガラス324と第1の透光性部材3
21とを、所定のズレ量ΔHだけずらしている。図15
では、第1の透光性部材321の上方から紫外線(図中
「UV」と記す)を照射して接着剤を硬化させる。こう
して接着された板材を「第1の積層体」と呼ぶ。なお、
紫外線は、透光性部材321の表面と平行でない方向か
ら照射することが好ましい。こうすれば、接着剤層を紫
外線で効率良く照射することができ、接着剤の硬化時間
を短縮することができる。この結果、光学素子の製造の
スループットを向上させることができる。
【0078】第1の積層体の上面に接着剤を塗布し、第
2の透光性部材322を重ねる(図16)。この時、接
着剤層を介して重ねられた第1と第2の透光性部材32
1,322を摺り合わせるようにしながら、接着剤層に
含まれる気泡を追い出し、かつ、接着剤層の厚みを均一
にする。また、第1の透光性部材321と第2の透光性
部材322を、所定のズレ量ΔHだけずらしている。図
17では、第2の透光性部材321の上方から紫外線を
照射して接着剤を硬化させる。こうして、第2の積層体
が得られる。
2の透光性部材322を重ねる(図16)。この時、接
着剤層を介して重ねられた第1と第2の透光性部材32
1,322を摺り合わせるようにしながら、接着剤層に
含まれる気泡を追い出し、かつ、接着剤層の厚みを均一
にする。また、第1の透光性部材321と第2の透光性
部材322を、所定のズレ量ΔHだけずらしている。図
17では、第2の透光性部材321の上方から紫外線を
照射して接着剤を硬化させる。こうして、第2の積層体
が得られる。
【0079】その後は、同様にして、接着剤層を介して
1枚の透光性部材を積層する度に、紫外線を照射するこ
とによって、その接着剤層を硬化させることによって、
図18に示す積層体が得られる。図19は、こうして得
られた積層体を切断する様子を示している。積層体は、
図18において、垂直壁404に当接していた側面を下
にした状態で、切断台410の上に載置される。そし
て、平行な切断線328a,328bに沿って切断され
る。この後、切断面を平坦に研磨することによって、図
4に示す第1実施例の偏光ビームスプリッタアレイと同
様な素子が得られる。但し、第2実施例で作成される偏
光ビームスプリッタアレイは、端部にダミーガラス32
4が設けられている。
1枚の透光性部材を積層する度に、紫外線を照射するこ
とによって、その接着剤層を硬化させることによって、
図18に示す積層体が得られる。図19は、こうして得
られた積層体を切断する様子を示している。積層体は、
図18において、垂直壁404に当接していた側面を下
にした状態で、切断台410の上に載置される。そし
て、平行な切断線328a,328bに沿って切断され
る。この後、切断面を平坦に研磨することによって、図
4に示す第1実施例の偏光ビームスプリッタアレイと同
様な素子が得られる。但し、第2実施例で作成される偏
光ビームスプリッタアレイは、端部にダミーガラス32
4が設けられている。
【0080】第2実施例では、接着剤層を介して1枚の
透光性部材を積層する度に紫外線を照射することによっ
て、その接着剤層を硬化させるようにしたので、透光性
部材同士の位置関係を精度よく決定することができる。
また、紫外線の照射では、1層の接着剤層のみを硬化さ
せればよいので、硬化を確実に行うことができるという
利点もある。なお、第1実施例の偏光ビームスプリッタ
アレイを、第2実施例の組立方法で組み立てることも可
能である。
透光性部材を積層する度に紫外線を照射することによっ
て、その接着剤層を硬化させるようにしたので、透光性
部材同士の位置関係を精度よく決定することができる。
また、紫外線の照射では、1層の接着剤層のみを硬化さ
せればよいので、硬化を確実に行うことができるという
利点もある。なお、第1実施例の偏光ビームスプリッタ
アレイを、第2実施例の組立方法で組み立てることも可
能である。
【0081】なお、第2実施例と同様な工程によって、
1枚の第1の透光性部材321と、1枚の第2の透光性
部材322とを貼り合わせることによって得られる積層
体(「単位積層体」と呼ぶ)を予め複数作成しておき、
これらの単位積層体を順次積層するようにしてもよい。
すなわち、接着剤層を介して1つの単位積層体を積層
し、接着剤層の気泡を追い出し、その後、紫外線を照射
して接着剤層を硬化させるようにしてもよい。このよう
な工程によっても、上記とほぼ同様な効果が得られる。
1枚の第1の透光性部材321と、1枚の第2の透光性
部材322とを貼り合わせることによって得られる積層
体(「単位積層体」と呼ぶ)を予め複数作成しておき、
これらの単位積層体を順次積層するようにしてもよい。
すなわち、接着剤層を介して1つの単位積層体を積層
し、接着剤層の気泡を追い出し、その後、紫外線を照射
して接着剤層を硬化させるようにしてもよい。このよう
な工程によっても、上記とほぼ同様な効果が得られる。
【0082】なお、第1実施例ないし第3実施例のいず
れにおいても、透光性部材321,322の厚みの精度
は、それぞれの表面を研磨する際に管理することができ
る。また、接着剤層の厚みは、接着剤の塗布量や、気泡
の追い出し工程の際の圧力を部材表面にわたって均一に
することにより、均一にすることが可能である。
れにおいても、透光性部材321,322の厚みの精度
は、それぞれの表面を研磨する際に管理することができ
る。また、接着剤層の厚みは、接着剤の塗布量や、気泡
の追い出し工程の際の圧力を部材表面にわたって均一に
することにより、均一にすることが可能である。
【0083】C.偏光照明装置および映像表示装置の構
成:図6は、前述の実施例による偏光ビームスプリッタ
アレイを有する偏光照明装置1の要部を平面的にみた概
略構成図である。この偏光照明装置1は、光源部10
と、偏光発生装置20とを備えている。光源部10は、
s偏光成分とp偏光成分とを含むランダムな偏光方向の
光束を出射する。光源部10から出射された光束は、偏
光発生装置20によって偏光方向がほぼ揃った一種類の
直線偏光に変換されて、照明領域90を照明する。
成:図6は、前述の実施例による偏光ビームスプリッタ
アレイを有する偏光照明装置1の要部を平面的にみた概
略構成図である。この偏光照明装置1は、光源部10
と、偏光発生装置20とを備えている。光源部10は、
s偏光成分とp偏光成分とを含むランダムな偏光方向の
光束を出射する。光源部10から出射された光束は、偏
光発生装置20によって偏光方向がほぼ揃った一種類の
直線偏光に変換されて、照明領域90を照明する。
【0084】光源部10は、光源ランプ101と、放物
面リフレクター102とを備えている。光源ランプ10
1から放射された光は、放物面リフレクター102によ
って一方向に反射され、略平行な光束となって偏光発生
装置20に入射する。光源部10の光源光軸Rは、シス
テム光軸Lに対して一定の距離DだけX方向に平行にシ
フトした状態にある。ここで、システム光軸Lは、偏光
ビームスプリッタアレイ320の光軸である。このよう
に光源光軸Rをシフトさせる理由については後述する。
面リフレクター102とを備えている。光源ランプ10
1から放射された光は、放物面リフレクター102によ
って一方向に反射され、略平行な光束となって偏光発生
装置20に入射する。光源部10の光源光軸Rは、シス
テム光軸Lに対して一定の距離DだけX方向に平行にシ
フトした状態にある。ここで、システム光軸Lは、偏光
ビームスプリッタアレイ320の光軸である。このよう
に光源光軸Rをシフトさせる理由については後述する。
【0085】偏光発生装置20は、第1の光学要素20
0と、第2の光学要素300とを備えている。図7は、
第1の光学要素200の外観を示す斜視図である。図7
に示すように、第1の光学要素200は矩形状の輪郭を
有する微小な光束分割レンズ201が縦横に複数配列さ
れた構成を有している。第1の光学要素200は、光源
光軸R(図6)が第1の光学要素200の中心に一致す
るように配置されている。各光束分割レンズ201をZ
方向から見た外形形状は、照明領域90の形状と相似形
をなすように設定されている。本実施例では、X方向に
長い横長の照明領域90を想定しているため、光束分割
レンズ201のXY平面上における外形形状も横長であ
る。
0と、第2の光学要素300とを備えている。図7は、
第1の光学要素200の外観を示す斜視図である。図7
に示すように、第1の光学要素200は矩形状の輪郭を
有する微小な光束分割レンズ201が縦横に複数配列さ
れた構成を有している。第1の光学要素200は、光源
光軸R(図6)が第1の光学要素200の中心に一致す
るように配置されている。各光束分割レンズ201をZ
方向から見た外形形状は、照明領域90の形状と相似形
をなすように設定されている。本実施例では、X方向に
長い横長の照明領域90を想定しているため、光束分割
レンズ201のXY平面上における外形形状も横長であ
る。
【0086】図6の第2の光学要素300は、集光レン
ズアレイ310と、偏光ビームスプリッタアレイ320
と、選択位相差板380と、出射側レンズ390とを備
えている。選択位相差板380は、図5で説明したよう
に、λ/2位相差板381が第2の透光性部材322の
出射面部分にのみ形成されており、第1の透光性部材3
21の出射面部分は無色透明となっている板状体であ
る。なお、図6に示した偏光ビームスプリッタアレイで
は、図4に示した構造のうち、両端の突出した部分を切
断して略直方体形状としている。
ズアレイ310と、偏光ビームスプリッタアレイ320
と、選択位相差板380と、出射側レンズ390とを備
えている。選択位相差板380は、図5で説明したよう
に、λ/2位相差板381が第2の透光性部材322の
出射面部分にのみ形成されており、第1の透光性部材3
21の出射面部分は無色透明となっている板状体であ
る。なお、図6に示した偏光ビームスプリッタアレイで
は、図4に示した構造のうち、両端の突出した部分を切
断して略直方体形状としている。
【0087】集光レンズアレイ310は、図7に示す第
1の光学要素200とほぼ同様な構成を有している。す
なわち、集光レンズアレイ310は、第1の光学要素2
00を構成する光束分割レンズ201と同数の集光レン
ズ311をマトリックス状に複数配列したものである。
集光レンズアレイ310の中心も、光源光軸Rと一致す
るように配置されている。
1の光学要素200とほぼ同様な構成を有している。す
なわち、集光レンズアレイ310は、第1の光学要素2
00を構成する光束分割レンズ201と同数の集光レン
ズ311をマトリックス状に複数配列したものである。
集光レンズアレイ310の中心も、光源光軸Rと一致す
るように配置されている。
【0088】光源部10は、ランダムな偏光方向を有す
るほぼ平行な白色の光束を出射する。光源部10から出
射されて第1の光学要素200に入射した光束は、それ
ぞれの光束分割レンズ201によって中間光束202に
分割される。中間光束202は、光束分割レンズ201
と集光レンズ311の集光作用によって、システム光軸
Lと垂直な平面内(図1ではXY平面)で収束する。中
間光束202が収束する位置には、光束分割レンズ20
1の数と同数の光源像が形成される。なお、光源像が形
成される位置は、偏光ビームスプリッタアレイ320内
の偏光分離膜331の近傍である。
るほぼ平行な白色の光束を出射する。光源部10から出
射されて第1の光学要素200に入射した光束は、それ
ぞれの光束分割レンズ201によって中間光束202に
分割される。中間光束202は、光束分割レンズ201
と集光レンズ311の集光作用によって、システム光軸
Lと垂直な平面内(図1ではXY平面)で収束する。中
間光束202が収束する位置には、光束分割レンズ20
1の数と同数の光源像が形成される。なお、光源像が形
成される位置は、偏光ビームスプリッタアレイ320内
の偏光分離膜331の近傍である。
【0089】光源光軸Rがシステム光軸Lからずれてい
るのは、光源像を偏光分離膜331の位置で結像させる
ためである。このずれ量Dは、偏光分離膜331のX方
向の幅Wp(図6)の1/2に設定されている。前述し
たように、光源部10と、第1の光学要素200と、集
光レンズアレイ310の中心は、光源光軸Rと一致して
おり、システム光軸LからD=Wp/2だけずれてい
る。一方、図6から理解できるように、中間光束202
を分離する偏光分離膜331の中心も、システム光軸L
からWp/2だけずれている。従って、光源光軸Rを、
システム光軸LからWp/2だけずらせることによっ
て、偏光分離膜331のほぼ中央において光源ランプ1
01の光源像を結像させることができる。
るのは、光源像を偏光分離膜331の位置で結像させる
ためである。このずれ量Dは、偏光分離膜331のX方
向の幅Wp(図6)の1/2に設定されている。前述し
たように、光源部10と、第1の光学要素200と、集
光レンズアレイ310の中心は、光源光軸Rと一致して
おり、システム光軸LからD=Wp/2だけずれてい
る。一方、図6から理解できるように、中間光束202
を分離する偏光分離膜331の中心も、システム光軸L
からWp/2だけずれている。従って、光源光軸Rを、
システム光軸LからWp/2だけずらせることによっ
て、偏光分離膜331のほぼ中央において光源ランプ1
01の光源像を結像させることができる。
【0090】偏光ビームスプリッタアレイ320に入射
された光束は、前述した図5(A)にも示したように、
すべてs偏光に変換される。偏光ビームスプリッタアレ
イ320から出射された光束は、出射側レンズ390に
よって照明領域90を照明する。照明領域90は、多数
の光束分割レンズ201で分割された多数の光束で照明
されるので、照明領域90の全体をむらなく照明するこ
とができる。
された光束は、前述した図5(A)にも示したように、
すべてs偏光に変換される。偏光ビームスプリッタアレ
イ320から出射された光束は、出射側レンズ390に
よって照明領域90を照明する。照明領域90は、多数
の光束分割レンズ201で分割された多数の光束で照明
されるので、照明領域90の全体をむらなく照明するこ
とができる。
【0091】なお、第1の光学要素200に入射する光
束の平行性が極めて良い場合には、第2の光学要素30
0から集光レンズアレイ310を省略することも可能で
ある。
束の平行性が極めて良い場合には、第2の光学要素30
0から集光レンズアレイ310を省略することも可能で
ある。
【0092】以上のように、図6に示す偏光照明装置1
は、ランダムな偏光方向を有する白色の光束を特定の偏
光方向の光束(s偏光またはp偏光)に変換する偏光発
生部としての機能と、このような多数の偏光光束で照明
領域90をむらなく照明する機能とを有している。この
偏光照明装置1は、実施例による偏光ビームスプリッタ
アレイ320を使用しているので、従来よりも光の利用
効率が高いという利点を有している。
は、ランダムな偏光方向を有する白色の光束を特定の偏
光方向の光束(s偏光またはp偏光)に変換する偏光発
生部としての機能と、このような多数の偏光光束で照明
領域90をむらなく照明する機能とを有している。この
偏光照明装置1は、実施例による偏光ビームスプリッタ
アレイ320を使用しているので、従来よりも光の利用
効率が高いという利点を有している。
【0093】図8は、図6に示す偏光照明装置1を備え
た投写型表示装置800の要部を示す概略構成図であ
る。この投写型表示装置800は、偏光照明装置1と、
ダイクロイックミラー801,804と、反射ミラー8
02,807,809と、リレーレンズ806,80
8,810と、3枚の液晶パネル(液晶ライトバルブ)
803,805,811と、クロスダイクロイックプリ
ズム813と、投写レンズ814とを備えている。
た投写型表示装置800の要部を示す概略構成図であ
る。この投写型表示装置800は、偏光照明装置1と、
ダイクロイックミラー801,804と、反射ミラー8
02,807,809と、リレーレンズ806,80
8,810と、3枚の液晶パネル(液晶ライトバルブ)
803,805,811と、クロスダイクロイックプリ
ズム813と、投写レンズ814とを備えている。
【0094】ダイクロイックミラー801,804は、
白色光束を赤、青、緑の3色の色光に分離する色光分離
手段としての機能を有する。3枚の液晶パネル803,
805,811は、与えられた画像情報(画像信号)に
従って、3色の色光をそれぞれ変調して画像を形成する
光変調手段としての機能を有する。クロスダイクロイッ
クプリズム813は、3色の色光を合成してカラー画像
を形成する色光合成手段としての機能を有する。投写レ
ンズ814は、合成されたカラー画像を表す光をスクリ
ーン815上に投写する投写光学系としての機能を有す
る。
白色光束を赤、青、緑の3色の色光に分離する色光分離
手段としての機能を有する。3枚の液晶パネル803,
805,811は、与えられた画像情報(画像信号)に
従って、3色の色光をそれぞれ変調して画像を形成する
光変調手段としての機能を有する。クロスダイクロイッ
クプリズム813は、3色の色光を合成してカラー画像
を形成する色光合成手段としての機能を有する。投写レ
ンズ814は、合成されたカラー画像を表す光をスクリ
ーン815上に投写する投写光学系としての機能を有す
る。
【0095】青光緑光反射ダイクロイックミラー801
は、偏光照明装置1から出射された白色光束の赤色光成
分を透過させるとともに、青色光成分と緑色光成分とを
反射する。透過した赤色光は、反射ミラー802で反射
されて、赤光用液晶パネル803に達する。一方、第1
のダイクロイックミラー801で反射された青色光と緑
色光のうちで、緑色光は緑光反射ダイクロイックミラー
804によって反射され、緑光用液晶パネル805に達
する。一方、青色光は、第2のダイクロイックミラー8
04も透過する。
は、偏光照明装置1から出射された白色光束の赤色光成
分を透過させるとともに、青色光成分と緑色光成分とを
反射する。透過した赤色光は、反射ミラー802で反射
されて、赤光用液晶パネル803に達する。一方、第1
のダイクロイックミラー801で反射された青色光と緑
色光のうちで、緑色光は緑光反射ダイクロイックミラー
804によって反射され、緑光用液晶パネル805に達
する。一方、青色光は、第2のダイクロイックミラー8
04も透過する。
【0096】この実施例では、青色光の光路長が3つの
色光のうちで最も長くなる。そこで、青色光に対して
は、ダイクロイックミラー804の後に、入射レンズ8
06と、リレーレンズ808と、出射レンズ810とを
含むリレーレンズ系で構成された導光手段850が設け
られている。すなわち、青色光は、緑光反射ダイクロイ
ックミラー804を透過した後に、まず、入射レンズ8
06及び反射ミラー807を経て、リレーレンズ808
に導かれる。さらに、反射ミラー809によって反射さ
れて出射レンズ810に導かれ、青光用液晶パネル81
1に達する。なお、3枚の液晶パネル803,805,
811は、図6における照明領域90に相当する。
色光のうちで最も長くなる。そこで、青色光に対して
は、ダイクロイックミラー804の後に、入射レンズ8
06と、リレーレンズ808と、出射レンズ810とを
含むリレーレンズ系で構成された導光手段850が設け
られている。すなわち、青色光は、緑光反射ダイクロイ
ックミラー804を透過した後に、まず、入射レンズ8
06及び反射ミラー807を経て、リレーレンズ808
に導かれる。さらに、反射ミラー809によって反射さ
れて出射レンズ810に導かれ、青光用液晶パネル81
1に達する。なお、3枚の液晶パネル803,805,
811は、図6における照明領域90に相当する。
【0097】3つの液晶パネル803、805、811
は、図示しない外部の制御回路から与えられた画像信号
(画像情報)に従って、それぞれの色光を変調し、それ
ぞれの色成分の画像情報を含む色光を生成する。変調さ
れた3つの色光は、クロスダイクロイックプリズム81
3に入射する。クロスダイクロイックプリズム813に
は、赤光を反射する誘電体多層膜と、青光を反射する誘
電体多層膜とが十字状に形成されている。これらの誘電
体多層膜によって3つの色光が合成されて、カラー映像
を表す光が形成される。合成された光は、投写光学系で
ある投写レンズ814によってスクリーン815上に投
写され、映像が拡大されて表示される。
は、図示しない外部の制御回路から与えられた画像信号
(画像情報)に従って、それぞれの色光を変調し、それ
ぞれの色成分の画像情報を含む色光を生成する。変調さ
れた3つの色光は、クロスダイクロイックプリズム81
3に入射する。クロスダイクロイックプリズム813に
は、赤光を反射する誘電体多層膜と、青光を反射する誘
電体多層膜とが十字状に形成されている。これらの誘電
体多層膜によって3つの色光が合成されて、カラー映像
を表す光が形成される。合成された光は、投写光学系で
ある投写レンズ814によってスクリーン815上に投
写され、映像が拡大されて表示される。
【0098】この投写型表示装置800では、光変調手
段として、特定の偏光方向の光束(s偏光またはp偏
光)を変調するタイプの液晶パネル803,805,8
11が用いられている。これらの液晶パネルには、入射
側と出射側にそれぞれ偏光板(図示せず)が貼り付けら
れているのが普通である。従って、ランダムな偏光方向
を有する光束で液晶パネルを照射すると、その光束のう
ちの約半分は、液晶パネルの偏光板で吸収されて熱に変
わってしまう。この結果、光の利用効率が低く、また、
偏光板が発熱するという問題が生じる。しかし、図8に
示す投写型表示装置800では、偏光照明装置1によっ
て、液晶パネル803,805,811を通過する特定
の偏光方向の光束を生成しているので、液晶パネルの偏
光板における光の吸収や発熱の問題が大幅に改善されて
いる。また、この投写型表示装置800は、実施例によ
る偏光ビームスプリッタアレイ320を使用しているの
で、投写型表示装置800全体の光の利用効率が、これ
によって高められているという利点もある。
段として、特定の偏光方向の光束(s偏光またはp偏
光)を変調するタイプの液晶パネル803,805,8
11が用いられている。これらの液晶パネルには、入射
側と出射側にそれぞれ偏光板(図示せず)が貼り付けら
れているのが普通である。従って、ランダムな偏光方向
を有する光束で液晶パネルを照射すると、その光束のう
ちの約半分は、液晶パネルの偏光板で吸収されて熱に変
わってしまう。この結果、光の利用効率が低く、また、
偏光板が発熱するという問題が生じる。しかし、図8に
示す投写型表示装置800では、偏光照明装置1によっ
て、液晶パネル803,805,811を通過する特定
の偏光方向の光束を生成しているので、液晶パネルの偏
光板における光の吸収や発熱の問題が大幅に改善されて
いる。また、この投写型表示装置800は、実施例によ
る偏光ビームスプリッタアレイ320を使用しているの
で、投写型表示装置800全体の光の利用効率が、これ
によって高められているという利点もある。
【0099】なお、偏光ビームスプリッタアレイ320
の反射膜332は、液晶パネル803,805,811
の変調対象となる特定の偏光成分(例えばs偏光)のみ
を選択的に反射する性質を有する誘電体多層膜で形成す
ることが好ましい。こうすれば、液晶パネル803,8
05,811における光の吸収や発熱の問題をさらに改
善することができる。この結果、投写型表示装置80全
体としての光の利用効率をさらに高めることができる。
の反射膜332は、液晶パネル803,805,811
の変調対象となる特定の偏光成分(例えばs偏光)のみ
を選択的に反射する性質を有する誘電体多層膜で形成す
ることが好ましい。こうすれば、液晶パネル803,8
05,811における光の吸収や発熱の問題をさらに改
善することができる。この結果、投写型表示装置80全
体としての光の利用効率をさらに高めることができる。
【0100】以上のように、この実施例による偏光ビー
ムスプリッタアレイを用いることによって、投写型表示
装置における光の利用効率を従来に比べて高めることが
できる。従って、スクリーン815上に投写される映像
をより明るくすることができる。
ムスプリッタアレイを用いることによって、投写型表示
装置における光の利用効率を従来に比べて高めることが
できる。従って、スクリーン815上に投写される映像
をより明るくすることができる。
【0101】なお、この発明は上記の実施例や実施形態
に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲に
おいて種々の態様において実施することが可能であり、
例えば次のような変形も可能である。
に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲に
おいて種々の態様において実施することが可能であり、
例えば次のような変形も可能である。
【0102】(1)本発明による偏光ビームスプリッタ
アレイは、図8に示す投写型表示装置に限らず、これ以
外の種々の装置に適用することが可能である。例えば、
カラー画像でなく、白黒画像を投写する投写型表示装置
にも本発明による偏光ビームスプリッタアレイを適用す
ることができる。この場合には、図8の装置において、
液晶パネルが1枚で済み、また、光束を3色に分離する
色光分離手段と、3色の光束を合成する色光合成手段と
を省略できる。
アレイは、図8に示す投写型表示装置に限らず、これ以
外の種々の装置に適用することが可能である。例えば、
カラー画像でなく、白黒画像を投写する投写型表示装置
にも本発明による偏光ビームスプリッタアレイを適用す
ることができる。この場合には、図8の装置において、
液晶パネルが1枚で済み、また、光束を3色に分離する
色光分離手段と、3色の光束を合成する色光合成手段と
を省略できる。
【0103】(2)図5に示す実施例において、第2の
透光性部材の入射面から光が入射しないような遮光手段
を設けるようにしてもよい。図9(A)は、図5(A)
に示す実施例の光学素子の前に、遮光プレート340を
設けた状態を示す説明図である。この遮光プレート34
0には、光を遮断する遮光部341と、光を透過させる
透光部342とが交互に形成されている。遮光プレート
340は、例えば板ガラス等の透光性の板材の表面に、
遮光部341として光の反射膜や吸収膜を形成すること
によって作成される。遮光部341は、入射面327を
遮光するように、第2の透光性部材322の入射面32
7に対応して設けられている。
透光性部材の入射面から光が入射しないような遮光手段
を設けるようにしてもよい。図9(A)は、図5(A)
に示す実施例の光学素子の前に、遮光プレート340を
設けた状態を示す説明図である。この遮光プレート34
0には、光を遮断する遮光部341と、光を透過させる
透光部342とが交互に形成されている。遮光プレート
340は、例えば板ガラス等の透光性の板材の表面に、
遮光部341として光の反射膜や吸収膜を形成すること
によって作成される。遮光部341は、入射面327を
遮光するように、第2の透光性部材322の入射面32
7に対応して設けられている。
【0104】図9(B)は、遮光プレート340が設け
られていない場合に、第2の透光性部材322の入射面
327に入射される光の光路を示している。入射面32
7に入射した光は、反射膜332aで反射された後に、
その上方の分離膜331でs偏光とp偏光に分離され
る。p偏光は、λ/2位相差板381でs偏光に変換さ
れる。一方、s偏光は、上方の反射膜332bで反射さ
れて出射面326から出射する。図9(B)からわかる
ように、入射面327から入射した光のs偏光成分は、
上方の反射膜332bに至るまでの間に、最初の光学接
着剤層325aを2回通過し、次の光学接着剤層325
bを1回通過する。一方、p偏光成分は、λ/2位相差
板381に至るまでの間に、2つの光学接着剤層325
a,325bをそれぞれ2回通過する。このように、遮
光プレート340を設けない場合には、第2の透光性部
材322の入射面327に入射した光が、光学接着剤層
325を何回も通過することになる。そこで、図9
(A)のように、遮光プレート340を設けることによ
って、このような光を遮光することができる。
られていない場合に、第2の透光性部材322の入射面
327に入射される光の光路を示している。入射面32
7に入射した光は、反射膜332aで反射された後に、
その上方の分離膜331でs偏光とp偏光に分離され
る。p偏光は、λ/2位相差板381でs偏光に変換さ
れる。一方、s偏光は、上方の反射膜332bで反射さ
れて出射面326から出射する。図9(B)からわかる
ように、入射面327から入射した光のs偏光成分は、
上方の反射膜332bに至るまでの間に、最初の光学接
着剤層325aを2回通過し、次の光学接着剤層325
bを1回通過する。一方、p偏光成分は、λ/2位相差
板381に至るまでの間に、2つの光学接着剤層325
a,325bをそれぞれ2回通過する。このように、遮
光プレート340を設けない場合には、第2の透光性部
材322の入射面327に入射した光が、光学接着剤層
325を何回も通過することになる。そこで、図9
(A)のように、遮光プレート340を設けることによ
って、このような光を遮光することができる。
【0105】なお、遮光プレート340を偏光ビームス
プリッタアレイ320と別個に設ける代わりに、第2の
透光性部材322の入射面327の上に、アルミニウム
製の反射膜等で遮光部341を形成するようにしてもよ
い。
プリッタアレイ320と別個に設ける代わりに、第2の
透光性部材322の入射面327の上に、アルミニウム
製の反射膜等で遮光部341を形成するようにしてもよ
い。
【図1】偏光変換素子の概略構成を示す図。
【図2】この発明の実施例である偏光ビームスプリッタ
アレイを製造する主要な工程を示す工程断面図。
アレイを製造する主要な工程を示す工程断面図。
【図3】この発明の実施例である偏光ビームスプリッタ
アレイを製造する主要な工程を示す工程断面図。
アレイを製造する主要な工程を示す工程断面図。
【図4】実施例による偏光ビームスプリッタアレイ32
0を示す斜視図。
0を示す斜視図。
【図5】実施例と比較例の偏光変換素子を比較して示す
平面断面図。
平面断面図。
【図6】実施例による偏光ビームスプリッタアレイを有
する偏光照明装置の要部を平面的にみた概略構成図。
する偏光照明装置の要部を平面的にみた概略構成図。
【図7】第1の光学要素200の外観を示す斜視図。
【図8】偏光照明装置1を備えた投写型表示装置800
の要部を示した概略構成図。
の要部を示した概略構成図。
【図9】遮光プレート340を有する光学素子の構成を
示す説明図。
示す説明図。
【図10】実施例の偏光ビームスプリッタアレイ320
を拡大して詳細に示す断面図。
を拡大して詳細に示す断面図。
【図11】偏光ビームスプリッタアレイ320の光入射
面側に、複数の小レンズ(集光レンズ)311がマトリ
クス状に配列された集光レンズアレイ310を設けた状
態を示す断面図。
面側に、複数の小レンズ(集光レンズ)311がマトリ
クス状に配列された集光レンズアレイ310を設けた状
態を示す断面図。
【図12】偏光分離膜331のピッチを、集光レンズ3
11のレンズ光軸311cのピッチとは異なる値に設定
した場合を示す説明図。
11のレンズ光軸311cのピッチとは異なる値に設定
した場合を示す説明図。
【図13】サイズの異なる複数種類の小レンズを有する
集光レンズアレイ310’を示す平面図およびそのB−
B断面図。
集光レンズアレイ310’を示す平面図およびそのB−
B断面図。
【図14】第2実施例における偏光ビームスプリッタア
レイの製造方法を示す説明図。
レイの製造方法を示す説明図。
【図15】第2実施例における偏光ビームスプリッタア
レイの製造方法を示す説明図。
レイの製造方法を示す説明図。
【図16】第2実施例における偏光ビームスプリッタア
レイの製造方法を示す説明図。
レイの製造方法を示す説明図。
【図17】第2実施例における偏光ビームスプリッタア
レイの製造方法を示す説明図。
レイの製造方法を示す説明図。
【図18】第2実施例における偏光ビームスプリッタア
レイの製造方法を示す説明図。
レイの製造方法を示す説明図。
【図19】第2実施例における偏光ビームスプリッタア
レイの製造方法を示す説明図。
レイの製造方法を示す説明図。
1…偏光照明装置
10…光源部
20…偏光発生装置
22…偏光ビームスプリッタアレイ
30…偏光ビームスプリッタ
32,34,42,44…直角プリズム
36…偏光分離膜
40…プリズム
46…反射膜
80…投写型表示装置
90…照明領域
101…光源ランプ
102…放物面リフレクター
200…第1の光学要素
201…光束分割レンズ
202…中間光束
300…第2の光学要素
310…集光レンズアレイ
311…集光レンズ
320…偏光ビームスプリッタアレイ
321…第1の透光性部材
322…第2の透光性部材
325…光学接着剤層
326…出射面
327…入射面
331…偏光分離膜
332…反射膜
340…遮光プレート
341…遮光部
342…透光部
380…選択位相差板
381…λ/2位相差板
390…出射側レンズ
800…投写型表示装置
801…青光緑光反射ダイクロイックミラー
802,807,809…反射ミラー
803,805,811…液晶パネル
804…緑光反射ダイクロイックミラー
806…入射レンズ
807…反射ミラー
808…リレーレンズ
809…反射ミラー
810…出射レンズ
813…クロスダイクロイックプリズム
814…投写レンズ
815…スクリーン
850…導光手段
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成14年12月17日(2002.12.
17)
17)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0001
【補正方法】変更
【補正内容】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、光学素子を備え
た偏光照明装置に関する。
た偏光照明装置に関する。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0009
【補正方法】変更
【補正内容】
【0009】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明によ
る装置は、光源からの光を複数の中間光束に分割し、前
記複数の中間光束のそれぞれを光学素子によって2種類
の偏光光に分離した後、偏光変換手段によって1種類の
偏光光に変換してなる偏光照明装置であって、前記光学
素子は、光入射面と、前記光入射面にほぼ平行な光出射
面とを有し、前記光入射面および光出射面と所定の角度
をなすように形成されたほぼ平行な第1および第2の膜
形成面と、前記第1の膜形成面上に光学接着剤層を介さ
ずに形成された偏光分離膜と、前記第2の膜形成面上に
光学接着剤層を介さずに形成された反射膜と、をそれぞ
れ備える複数の第1の透光性部材と、光学接着剤を用い
て前記複数の第1の透光性部材と交互に貼り合わされ、
前記複数の第1の透光性部材の前記光入射面および光出
射面とそれぞれ同一平面に形成された光入射面および光
出射面をそれぞれ有する複数の第2の透光性部材と、を
備え、前記第1と第2の透光性部材の間の境界面に接着
剤層をそれぞれ有しており、前記偏光分離膜と前記反射
膜の間隔が前記光学素子を通じてほぼ等しくなるよう
に、前記第2の透光性部材の厚みが前記第1の透光性部
材の厚みよりも小さく設定されていることを特徴とす
る。
述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明によ
る装置は、光源からの光を複数の中間光束に分割し、前
記複数の中間光束のそれぞれを光学素子によって2種類
の偏光光に分離した後、偏光変換手段によって1種類の
偏光光に変換してなる偏光照明装置であって、前記光学
素子は、光入射面と、前記光入射面にほぼ平行な光出射
面とを有し、前記光入射面および光出射面と所定の角度
をなすように形成されたほぼ平行な第1および第2の膜
形成面と、前記第1の膜形成面上に光学接着剤層を介さ
ずに形成された偏光分離膜と、前記第2の膜形成面上に
光学接着剤層を介さずに形成された反射膜と、をそれぞ
れ備える複数の第1の透光性部材と、光学接着剤を用い
て前記複数の第1の透光性部材と交互に貼り合わされ、
前記複数の第1の透光性部材の前記光入射面および光出
射面とそれぞれ同一平面に形成された光入射面および光
出射面をそれぞれ有する複数の第2の透光性部材と、を
備え、前記第1と第2の透光性部材の間の境界面に接着
剤層をそれぞれ有しており、前記偏光分離膜と前記反射
膜の間隔が前記光学素子を通じてほぼ等しくなるよう
に、前記第2の透光性部材の厚みが前記第1の透光性部
材の厚みよりも小さく設定されていることを特徴とす
る。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0010
【補正方法】変更
【補正内容】
【0010】本発明によれば、第1の透光性部材の光入
射面から入射した光のうち、偏光分離膜で反射される偏
光成分が、光学接着剤の層を通過せずに反射膜で反射さ
れ、その後、偏光ビームスプリッタから出射される。従
って、この偏光成分が光学接着剤の層を通過する回数を
低減することができるので、光の利用効率を高めること
ができる。また、偏光分離膜と反射膜の間の間隔が等し
くなるので、光学素子内における膜の位置精度が向上
し、光の利用効率が向上する。
射面から入射した光のうち、偏光分離膜で反射される偏
光成分が、光学接着剤の層を通過せずに反射膜で反射さ
れ、その後、偏光ビームスプリッタから出射される。従
って、この偏光成分が光学接着剤の層を通過する回数を
低減することができるので、光の利用効率を高めること
ができる。また、偏光分離膜と反射膜の間の間隔が等し
くなるので、光学素子内における膜の位置精度が向上
し、光の利用効率が向上する。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正内容】
【0011】上記発明において、前記反射膜は誘電体多
層膜で形成されていることが好ましい。
層膜で形成されていることが好ましい。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0013
【補正方法】削除
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0014
【補正方法】削除
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0015
【補正方法】削除
【手続補正9】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0017
【補正方法】削除
【手続補正10】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0018
【補正方法】削除
【手続補正11】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0019
【補正方法】削除
【手続補正12】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0022
【補正方法】変更
【補正内容】
【0022】また、上記発明のいずれかの構成におい
て、前記光学素子の少なくとも一方の端部に、前記偏光
分離面、前記反射面のいずれも存在しないダミー領域
が、透光性部材によって形成されるようにしてもよい。
て、前記光学素子の少なくとも一方の端部に、前記偏光
分離面、前記反射面のいずれも存在しないダミー領域
が、透光性部材によって形成されるようにしてもよい。
【手続補正13】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0023
【補正方法】変更
【補正内容】
【0023】本発明の他の偏光照明装置は、光源からの
光を複数の中間光束に分割し、前記複数の中間光束のそ
れぞれを光学素子によって2種類の偏光光に分離した
後、偏光変換手段によって1種類の偏光光に変換してな
る偏光照明装置であって、前記光学素子は、光入射面
と、前記光入射面にほぼ平行な光出射面とを有し、前記
光入射面および光出射面と所定の角度をなすように形成
されたほぼ平行な第1および第2の膜形成面と、前記第
1の膜形成面上に光学接着剤層を介さずに形成された偏
光分離膜と、前記第2の膜形成面上に光学接着剤層を介
さずに形成された反射膜と、をそれぞれ備える複数の第
1の透光性部材と、光学接着剤を用いて前記複数の第1
の透光性部材と交互に貼り合わされ、前記複数の第1の
透光性部材の前記光入射面および光出射面とそれぞれ同
一平面に形成された光入射面および光出射面をそれぞれ
有する複数の第2の透光性部材と、を備え、前記複数の
中間光束は、前記複数の第1の透光性部材の光入射面を
介して入射し前記複数の偏光分離膜の近傍で収束するこ
とを特徴とする。
光を複数の中間光束に分割し、前記複数の中間光束のそ
れぞれを光学素子によって2種類の偏光光に分離した
後、偏光変換手段によって1種類の偏光光に変換してな
る偏光照明装置であって、前記光学素子は、光入射面
と、前記光入射面にほぼ平行な光出射面とを有し、前記
光入射面および光出射面と所定の角度をなすように形成
されたほぼ平行な第1および第2の膜形成面と、前記第
1の膜形成面上に光学接着剤層を介さずに形成された偏
光分離膜と、前記第2の膜形成面上に光学接着剤層を介
さずに形成された反射膜と、をそれぞれ備える複数の第
1の透光性部材と、光学接着剤を用いて前記複数の第1
の透光性部材と交互に貼り合わされ、前記複数の第1の
透光性部材の前記光入射面および光出射面とそれぞれ同
一平面に形成された光入射面および光出射面をそれぞれ
有する複数の第2の透光性部材と、を備え、前記複数の
中間光束は、前記複数の第1の透光性部材の光入射面を
介して入射し前記複数の偏光分離膜の近傍で収束するこ
とを特徴とする。
【手続補正14】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0024
【補正方法】削除
【手続補正15】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0025
【補正方法】削除
【手続補正16】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0026
【補正方法】削除
【手続補正17】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0027
【補正方法】削除
【手続補正18】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0028
【補正方法】削除
【手続補正19】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0029
【補正方法】削除
【手続補正20】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0030
【補正方法】削除
【手続補正21】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0031
【補正方法】削除
【手続補正22】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0032
【補正方法】削除
【手続補正23】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0033
【補正方法】削除
【手続補正24】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0034
【補正方法】削除
【手続補正25】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0035
【補正方法】削除
【手続補正26】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0036
【補正方法】削除
【手続補正27】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0037
【補正方法】削除
【手続補正28】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0038
【補正方法】削除
【手続補正29】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0039
【補正方法】削除
【手続補正30】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0040
【補正方法】削除
【手続補正31】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0041
【補正方法】削除
【手続補正32】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0042
【補正方法】削除
【手続補正33】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0043
【補正方法】削除
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考)
G02B 5/04 G02B 5/04 F 2K103
19/00 19/00
27/18 27/18 Z
27/28 27/28 Z
G02F 1/13 505 G02F 1/13 505
G03B 21/14 G03B 21/14 A
Fターム(参考) 2H042 AA09 AA15 AA26 CA10 CA14
CA15 CA17
2H049 BA05 BA42 BA43 BA47 BB03
BC09 BC14 BC22
2H052 BA02 BA03 BA09 BA14
2H088 EA15 HA20
2H099 AA12 BA09 CA02 DA05
2K103 AA01 AA05 AA11 AB04 BC14
BC22 CA08 CA76
Claims (20)
- 【請求項1】 光学素子であって、 光入射面と、前記光入射面にほぼ平行な光出射面とを有
し、前記光入射面および光出射面と所定の角度をなすよ
うに形成されたほぼ平行な第1および第2の膜形成面
と、前記第1の膜形成面上に形成された偏光分離膜と、
前記第2の膜形成面上に形成された反射膜と、をそれぞ
れ備える複数の第1の透光性部材と、 前記複数の第1の透光性部材と交互に貼り合わされ、前
記複数の第1の透光性部材の前記光入射面および光出射
面とそれぞれ同一平面に形成された光入射面および光出
射面をそれぞれ有する複数の第2の透光性部材と、を備
えることを特徴とする光学素子。 - 【請求項2】 請求項1記載の光学素子であって、 前記反射膜は誘電体多層膜で形成されている、光学素
子。 - 【請求項3】 請求項1または請求項2記載の光学素子
であって、さらに、 前記第1の透光性部材の前記光出射面または前記第2の
透光性部材の前記光出射面に対応して設けられた偏光方
向変換手段を備える、光学素子。 - 【請求項4】 請求項1または請求項2記載の光学素子
であって、さらに、 前記第2の透光性部材の前記光入射面に対応して設けら
れた遮光手段を有する、光学素子。 - 【請求項5】 請求項1ないし請求項4のいずれかに記
載の光学素子であって、 前記第1と第2の透光性部材の間の境界面に接着剤層を
それぞれ有しており、 前記偏光分離膜と前記反射膜の間隔が前記光学素子を通
じてほぼ等しくなるように、前記第1と第2の透光性部
材の厚みと前記接着剤層の厚みとのうちの少なくとも一
部が設定されている、光学素子。 - 【請求項6】 請求項5記載の光学素子であって、 前記第2の透光性部材の厚みが、前記第1の透光性部材
の厚みよりも小さく設定されている、光学素子。 - 【請求項7】 請求項6記載の光学素子であって、 前記第2の透光性部材の厚みが、前記第1の透光性部材
の厚みの約80%ないし約90%の範囲である、光学素
子。 - 【請求項8】 請求項5ないし請求項7のいずれかに記
載の光学素子であって、 前記第1の透光性部材の厚みが、前記第2の透光性部材
の厚みに前記接着剤層の厚みの2倍を加算した値にほぼ
等しい、光学素子。 - 【請求項9】 請求項1ないし請求項4のいずれかに記
載の光学素子であって、 前記光学素子は、前記光学素子の光入射面側に配列され
た複数の小レンズとともに使用される光学素子であり、 前記光学素子内の複数の前記偏光分離膜の相互の間隔
が、前記複数の小レンズのピッチとほぼ対応するように
設定されている、光学素子。 - 【請求項10】 請求項9記載の光学素子であって、 前記第1と第2の透光性部材の間の境界面に接着剤層を
それぞれ有しており、 前記複数の偏光分離膜の相互の間隔が前記複数の小レン
ズのレンズ光軸のピッチとほぼ対応するように、前記第
1と第2の透光性部材の厚みと前記接着剤層の厚みとの
うちの少なくとも一部が設定されている、光学素子。 - 【請求項11】 請求項10記載の光学素子であって、 前記複数の小レンズは複数の異なるレンズ光軸ピッチを
有しており、 前記複数の偏光分離膜の相互の間隔は、前記複数の異な
るレンズ光軸ピッチとほぼ対応するように、前記第1と
第2の透光性部材の厚みと前記接着剤層の厚みとのうち
の少なくとも一部が設定されている、光学素子。 - 【請求項12】 請求項1ないし請求項4のいずれかに
記載の光学素子であって、 前記光学素子は、前記光学素子の光入射面側に配列され
た複数の小レンズとともに使用される光学素子であり、 前記光学素子内の複数の前記偏光分離膜の相互の間隔
が、前記複数の小レンズから出射される複数の光束のピ
ッチとほぼ対応するように設定されている、光学素子。 - 【請求項13】 請求項12記載の光学素子であって、 前記第1と第2の透光性部材の間の境界面に接着剤層を
それぞれ有しており、 前記複数の偏光分離膜の相互の間隔が前記複数の小レン
ズから出射される複数の光束のピッチとほぼ対応するよ
うに、前記第1と第2の透光性部材の厚みと前記接着剤
層の厚みとのうちの少なくとも一部が設定されている、
光学素子。 - 【請求項14】 光学素子の製造方法であって、(a)
ほぼ平行な第1および第2の表面を有する第1の透光性
板材の前記第1の表面上に偏光分離膜を形成する工程
と、(b)前記第1の透光性板材の前記第2の表面上に
反射膜を形成する工程と、(c)前記偏光分離膜および
反射膜が形成された複数の前記第1の透光性板材と、2
つのほぼ平行な表面を有する複数の第2の透光性板材と
をそれぞれ交互に貼り合わせる工程と、(d)前記交互
に貼り合わされた透光性板材を、前記第1および第2の
表面に対して所定の角度で切断してほぼ平行な光入射面
と光出射面とを有する光学素子ブロックを生成する工程
と、を有する光学素子の製造方法。 - 【請求項15】 請求項14記載の光学素子の製造方法
であって、さらに、(e)前記光学素子ブロックの前記
光入射面と前記光出射面とを研磨する工程、を備える光
学素子の製造方法。 - 【請求項16】 請求項14または請求項15記載の光
学素子の製造方法であって、 前記工程(c)は、複数の前記第1の透光性板材と複数
の前記第2の透光性板材とを光硬化性接着層を介して交
互に積層し、光照射により貼り合わせる工程、を備える
光学素子の製造方法。 - 【請求項17】 請求項14または請求項15記載の光
学素子の製造方法であって、 前記工程(c)は、(1)1枚の前記第1の透光性部材
と、1枚の前記第2の透光性部材との間に光硬化性接着
層を介して重ね合わせることによって積層体を形成する
工程と、(2)前記積層体に光を照射することによって
前記光硬化性接着層を硬化させる工程と、(3)前記積
層体に、前記光硬化性接着層を介して前記第1の透光性
部材と前記第2の透光性部材とを交互に重ねてゆき、こ
の際、1枚の部材を重ねる度に前記積層体に光を照射す
ることによって前記光硬化性接着層を硬化させる工程
と、を備える光学素子の製造方法。 - 【請求項18】 請求項14または請求項15記載の光
学素子の製造方法であって、 前記工程(c)は、(1)1枚の前記第1の透光性部材
と、1枚の前記第2の透光性部材との間に光硬化性接着
層を介して重ね合わせることによって積層体を形成する
工程と、(2)前記積層体に光を照射することによって
前記光硬化性接着層を硬化させる工程と、(3)前記工
程(1)および工程(2)で作成された複数の積層体
を、前記光硬化性接着剤層を介して交互に重ねてゆき、
この際、1つの積層体を重ねる度に光を照射することに
よって前記光硬化性接着層を硬化させる工程と、を備え
る光学素子の製造方法。 - 【請求項19】 請求項16ないし請求項18のいずれ
かに記載の光学素子の製造方法であって、 前記光の照射を前記透光性部材の表面と平行でない方向
から行う、光学素子の製造方法。 - 【請求項20】 請求項1ないし請求項13のいずれか
に記載の光学素子と、 前記光学素子からの出射光を一種類の偏光光に変換する
偏光変換手段と、 前記偏光変換手段からの出射光を、与えられた画像信号
に基づいて変調する変調手段と、 前記変調手段により変調された光束を投写する投写光学
系と、を備える投写型表示装置。
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JP21537796 | 1996-07-25 | ||
JP2002305749A JP2003215345A (ja) | 1996-07-25 | 2002-10-21 | 偏光照明装置 |
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