偏光変換素子、プロジェクタ及び偏光変換素子の製造方法
【課題】透光性基板に位相差板を接着固定する際に接着剤が光学領域にはみ出すことなく汚れることがない偏光変換素子を提供する。
【解決手段】透光性基板８４の光出射面に４５°の角度をもって偏光分離膜８５と反射膜８６とを交互に設けて偏光分離素子８１を構成し、この偏光分離素子８１の光射出面側で選択的に複数の位相差板８２を接着固定し、これらの位相差板８２の隣にスペーサ８３を密着配置し、これらのスペーサ８３をそれぞれ透光性基板８４と同じ光学特性を有する構成とした。そのため、偏光分離素子８１の平面が位相差板８２とスペーサ８３とで埋められた状態となるので、位相差板８２及びスペーサ８３と、複数並んで板状となった透光性基板８４とを接着剤で貼り合わせた際に、各位相差板８２の端縁から接着剤がはみ出ることがなくなる。
【解決手段】透光性基板８４の光出射面に４５°の角度をもって偏光分離膜８５と反射膜８６とを交互に設けて偏光分離素子８１を構成し、この偏光分離素子８１の光射出面側で選択的に複数の位相差板８２を接着固定し、これらの位相差板８２の隣にスペーサ８３を密着配置し、これらのスペーサ８３をそれぞれ透光性基板８４と同じ光学特性を有する構成とした。そのため、偏光分離素子８１の平面が位相差板８２とスペーサ８３とで埋められた状態となるので、位相差板８２及びスペーサ８３と、複数並んで板状となった透光性基板８４とを接着剤で貼り合わせた際に、各位相差板８２の端縁から接着剤がはみ出ることがなくなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透光性基板が界面を介して複数配置されるとともに、これらの界面に偏光分離膜と反射膜とが交互に配置された偏光分離素子と、この偏光分離素子に選択的に配置された複数の位相差板とを備えた偏光変換素子、この偏光変換素子を備えたプロジェクタ、及び偏光変換素子を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタは、光源装置から射出された光を画像情報に応じて変調し、この変調された光学像をスクリーンの上に拡大投射するものである。このプロジェクタでは、光の利用効率を向上させるため、光源装置から出射された非偏光な光を複数の中間光束に分割し、この分割された中間光束を１種類の直線偏光光に変換するために偏光変換素子が用いられている。
【０００３】
偏光変換素子は、偏光膜と反射膜とが透明部材の内部に交互に配置されるとももに、この透明部材の表面に位相差板を設けた構造である。位相差板は、透明部材の光射出面側で偏光膜に対応した位置に所定間隔毎に複数配置されている。
従来では、耐熱性、耐光性、耐久性を考慮して、材料をポリカーボネートフィルムから水晶に変えた位相差板がある（特許文献１）。
この特許文献１で示される従来例では、透明部材に水晶からなる位相差板が接着剤で貼り付けられている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３０２５２３号公報（請求項５参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１で示される従来例は、位相差板が接着剤で透明部材の光出射面側に接着固定されているので、この接着剤が位相差板の端縁からはみ出すことになる。位相差板は透明部材の光出射面の全面に渡って所定間隔で互いに等間隔配置されているため、はみ出した接着剤によって偏光変換素子の光学領域が汚されることになる。
そして、位相差板が設けられた状態で偏光変換素子が洗浄されることがあるが、この洗浄の工程を通した際に、接着剤の残りによる汚れが生じることもある。
【０００６】
本発明の目的は、透光性基板に位相差板を接着固定する際に接着剤が光学領域にはみ出すことなく汚れることがない偏光変換素子、プロジェクタ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】
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。
［適用例１］
本適用例にかかる偏光変換素子は、互いに略平行な光入射面と光出射面とが形成され光出射面に所定の角度をもって複数の界面で順次設けられた複数の透光性基板、並びに前記複数の界面の交互に設けられた偏光分離膜及び反射膜を有する偏光分離素子と、この偏光分離素子の光射出面側で選択的に接着固定される複数の位相差板と、これらの位相差板の間に配置され前記透光性基板の上に接着固定されるとともに前記透光性基板と同じ光学特性を有するスペーサとを備えたことを特徴とする。
この構成の本適用例では、偏光変換素子の光入射面から入射した光は透光性基板を通り、偏光分離膜でＰ偏光光とＳ偏光光とに分離される。偏光分離膜で透過したＰ偏光光が位相差板でＳ偏光光に位相を変更した後に光出射面から出射し、Ｓ偏光光が反射膜で反射された後、スペーサを通って光出射面から出射する。これにより、偏光変換素子から出射される光はＳ偏光光に偏光状態が揃えられることになる。ここで、スペーサは透光性基板と同じ光学特性を有することから、反射膜で反射された光はスペーサを通っても光学特性が変化することがない。
従って、本適用例では、透光性基板が複数並んで形成された偏光分離素子の光出射側面が位相差板とスペーサとで埋められた状態となっているため、これらの並んで配置される位相差板と透光性基板とを接着剤で貼り合わせる際に、各位相差板の端縁から接着剤がはみ出ることがなくなり、偏光変換素子の光学領域が汚されることが少ない。
【０００８】
［適用例２］
本適用例にかかる偏光変換素子は、前記スペーサは前記位相差板と略同じ厚さであり、前記スペーサと前記位相差板との光出射面側の表面が略同一面とされることを特徴とする。
この構成の適用例では、偏光変換素子の光出射面側に反射防止膜等を蒸着で形成する際に、被蒸着面が略同一面とされるので、蒸着膜の厚さが均一となる。つまり、従来の偏光変換素子では、位相差板が透明部材の光出射面に所定間隔で複数が配置されているため、偏光変換素子の被蒸着面に凹凸面が連続して形成されることになる。そのため、凸面と凹面との入り隅部が蒸着する際の影となり、蒸着膜の厚さが不均一となって、反射防止膜等の成膜の精度が十分ではなくなる。
【０００９】
［適用例３］
本適用例にかかる偏光変換素子は、互いに密着して配置される前記位相差板と前記スペーサとが接合されて単板形状の部材であることを特徴とする。
この構成の本適用例では、偏光分離素子に接着する前記位相差板及び前記スペーサを１枚の単板形状の部材から構成するため、偏光分離素子への前記位相差板及び前記スペーサの接着作業が容易となる。
【００１０】
［適用例４］
本適用例にかかる偏光変換素子は、前記単板形状の部材と前記偏光分離素子とは互いに対向する平面が略同じ大きさであることを特徴とする。
この構成の本適用例では、単板形状の部材と偏光分離素子とを接着して仮に接着剤がはみ出したとしても、この接着剤がはみだした箇所が偏光変換素子の光学領域とは関係のない側面となるので、偏光変換素子の光学領域への汚れを確実に防止することができる。
【００１１】
［適用例５］
本適用例にかかるプロジェクタは、光源装置と、この光源装置から射出された光が入光する前記偏光変換素子と、この偏光変換素子で形成された偏光光を画像情報に応じて変調して光学像を形成する光変調装置と、この光変調装置にて形成された光学像を拡大投射する投射光学装置とを備えたことを特徴とする。
この構成の本適用例では、前述の通り、偏光変換素子の光学領域が接着剤で汚されることが少ないので、光源装置から出射された光が偏光変換素子、光変調装置及び投写光学装置を通ってスクリーン等に投写される際に、偏光変換素子の汚れに伴って映像が不鮮明となることがない。
【００１２】
［適用例６］
本適用例にかかる偏光変換素子の製造方法は、前記スペーサと前記位相差板とを貼り合わせて前記単板形状の部材を形成する第１貼合工程と、この第１貼合工程で形成された前記単板形状の部材を予め形成された前記偏光分離素子に貼り合わせる第２貼合工程とを備えたことを特徴とする。
この構成の本適用例では、予めスペーサ及び位相差板を貼り合わせて形成した単板形状の部材を、偏光分離素子に貼り合わせるから、スペーサと位相差板とを個別に偏光分離素子に貼り合わせる場合に比べて偏光変換素子の製造を容易に行うことができる。
【００１３】
［適用例７］
本適用例にかかる偏光変換素子の製造方法は、前記第１貼合工程は、前記スペーサを構成する基材と前記位相差板を構成する基材とを貼り合わせてブロックにするブロック形成工程と、このブロック形成工程で形成されたブロックを前記スペーサ及び前記位相差板の厚さと略等しい厚さに切断して前記単板形状の部材にする切断工程とを備えたことを特徴とする。
この構成の本適用例では、スペーサ及び位相差板を予めブロックに形成するため、第１貼合工程におけるスペーサと位相差板との貼り合わせ作業を容易に行うことができる。
【００１４】
［適用例８］
本適用例にかかる偏光変換素子の製造方法は、前記切断工程の後に前記単板形状の部材を研磨する研磨工程を備えたことを特徴とする。
この構成の本適用例では、ブロックを切断して形成された単板形状の部材を研磨することで、スペーサと位相差板とを貼り合わせる際に仮に接着剤がはみ出しても、はみだした接着剤を研磨により取り除くことができる。その上、研磨することで単板形状の部材の厚みを薄くすることにより、所定厚さの位相差板を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】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
まず、本発明の第１実施形態を図１から図４に基づいて説明する。
図１は、第１実施形態の偏光変換素子８を用いたプロジェクタの一例が示されている。図１において、プロジェクタ１は、外装筺体２と、投射光学装置としての投射レンズ３と、光学ユニット４等を備える。
光学ユニット４は、光源装置４１と、均一照明光学装置４２と、色分離光学装置４３と、リレー光学装置４４と、光学装置４５と、これら光学部品４２〜４５を内部に収納配置する光学部品用筐体４６とを備える。
光源装置４１は、光源ランプ４１１と、リフレクタ４１２と、平行化レンズ４１３とを有しており、光源ランプ４１１から射出された放射状の光束をリフレクタ４１２にて反射させ、平行化レンズ４１３を介して平行光として射出する。
【００１６】
均一照明光学装置４２は、第１レンズアレイ４２１と、第２レンズアレイ４２２と、上述の偏光変換素子８と、重畳レンズ４２４とを備える。
第１レンズアレイ４２１は、入射光軸方向から見て略矩形状の輪郭を有する第１小レンズが、入射光軸に対し略直交する面内においてマトリクス状に配列された構成を有している。各第１小レンズは、光源装置４１から射出される光束を複数の部分光束に分割している。
第２レンズアレイ４２２は、第１レンズアレイ４２１と略同様な構成を有しており、第２小レンズがマトリクス状に配列された構成を有している。この第２レンズアレイ４２２は、重畳レンズ４２４とともに、第１レンズアレイ４２１の各第１小レンズの像を光学装置４５の後述する液晶パネル上に結像させる機能を有している。
第２レンズアレイ４２２と重畳レンズ４２４との間には本実施形態にかかる偏光変換素子８が設置される。
【００１７】
色分離光学装置４３は、２枚のダイクロイックミラー４３１，４３２と、反射ミラー４３３とを備え、ダイクロイックミラー４３１，４３２により均一照明光学装置４２から射出された複数の部分光束を、赤、緑、青の３色の色光に分離する機能を有している。
リレー光学装置４４は、入射側レンズ４４１、リレーレンズ４４３、および反射ミラー４４２，４４４を備え、色分離光学装置４３で分離された赤色光を光学装置４５の後述する赤色光用の液晶パネルまで導く機能を有している。
【００１８】
この際、色分離光学装置４３のダイクロイックミラー４３１では、均一照明光学装置４２から射出された光束の青色光成分が反射するとともに、赤色光成分と緑色光成分とが透過する。ダイクロイックミラー４３１によって反射した青色光は、反射ミラー４３３で反射し、フィールドレンズ４２５を通って光学装置４５の後述する青色光用の液晶パネルに達する。
このフィールドレンズ４２５は、第２レンズアレイ４２２から射出された各部分光束をその中心軸（主光線）に対して平行な光束に変換する。他の緑色光用、赤色光用の液晶パネルの光束入射側に設けられたフィールドレンズ４２５も同様である。
【００１９】
ダイクロイックミラー４３１を透過した赤色光と緑色光のうちで、緑色光はダイクロイックミラー４３２によって反射し、フィールドレンズ４２５を通って光学装置４５の後述する緑色光用の液晶パネルに達する。一方、赤色光はダイクロイックミラー４３２を透過してリレー光学装置４４を通り、さらにフィールドレンズ４２５を通って光学装置４５の後述する赤色光用の液晶パネルに達する。
【００２０】
光学装置４５は、光変調装置としての３枚の液晶パネル４５１（赤色光用の液晶パネルを４５１Ｒ、緑色光用の液晶パネルを４５１Ｇ、青色光用の液晶パネルを４５１Ｂとする）と、これら液晶パネル４５１の光束入射側および光束射出側にそれぞれ配置される偏光素子５と、クロスダイクロイックプリズム４５４とを備える。
クロスダイクロイックプリズム４５４は、射出側偏光板５Ｂから射出された色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する。このクロスダイクロイックプリズム４５４で形成されたカラー画像は、上述した投射レンズ３によりスクリーン等へ拡大投射される。
【００２１】
偏光変換素子８の具体的な構成が図２及び図３に示されている。図２は第１実施形態にかかる偏光変換素子８の概略図である。
図２に示される通り、偏光変換素子８は、互いに略平行な光入射面と光出射面とが形成された略板状の偏光分離素子８１と、この偏光分離素子８１の光出射面側に選択的に接着固定される複数の位相差板８２と、これらの位相差板８２の隣に密着配置されるとともに透光性基板８４と同じ光学特性、例えば、同じ屈折率を有するスペーサ８３とを備え、２個の部材が左右対称に接合された構造である。
【００２２】
偏光分離素子８１は、光出射面に対して所定の角度（図２では、４５°）の界面で複数が順次設けられた透光性基板８４と、これらの透光性基板８４にそれぞれ設けられた偏光分離膜８５及び反射膜８６とを有する。偏光分離膜８５及び反射膜８６の光出射側面には反射防止膜８７が蒸着で形成されている。
透光性基板８４は、断面三角形や断面平行四辺形の角柱部材から形成されており、界面を構成する斜面に偏光分離膜８５と反射膜８６とが交互に配置されている。
透光性基板８４を構成する材料としては、ＢＫ７等の光学ガラス、白板ガラス、ホウケイ酸ガラス、青板ガラスをはじめとするガラスを例示できる。
【００２３】
偏光分離膜８５は誘電体多層膜で形成され、入射した光線束（Ｓ偏光光とＰ偏光光）を、Ｓ偏光の部分光束（Ｓ偏光光）とＰ偏光の部分光束（Ｐ偏光光）とに分離し、Ｓ偏光光を反射し、Ｐ偏光光を透過する機能を有する。
誘電体多層膜は、例えば、ＳｉＯ２よりなる低屈折率層と、ＭｇＦ２よりなる高屈折率層と、Ｌａ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の重量割合が１：３の混合物よりなる中屈折率層とが、所定の順序及び光学厚膜で形成された多層膜を例示できる。
反射膜８６は誘電体多層膜又は金属膜で形成され、反射膜８６に入射したＳ偏光光をそのまま反射する機能を有する。反射膜８６を構成する多層膜はＳｉＯ２よりなる低屈折率層とＳｉＯ２よりなる高屈折率層とが所定の順序及び光学厚膜で交互に形成された多層膜を例示できる。
反射防止膜８７は、例えば、二酸化ケイ素、酸化チタン等の物質を蒸着することで形成される。
【００２４】
位相差板８２は、厚さが例えば、２８μｍとされた短冊状の１／２波長板であり、透光性基板８４の光出射側面であって偏光分離膜８５に対応する位置に密着固定されている。位相差板８２の幅寸法は偏光分離膜８５と反射膜８６との間の寸法と対応している。位相差板８２はＳｉＯ２の単結晶からなる水晶から形成され、この水晶は人工水晶でも天然水晶でもよい。
スペーサ８３は、位相差板８２の厚さ、例えば、２８μｍと略同じ厚さであり、この位相差板８２とスペーサ８３とが並んで１枚の単板形状の部材、つまり板状部材８０が形成される。この板状部材８０は、光出射面側の表面が凹凸のない略同一面とされる。
板状部材８０と偏光分離素子８１とは互いに対向する平面が同じ大きさである。同様に、板状部材８０と反射防止膜８７との互いに対向する平面は同じ大きさである。
【００２５】
図３には本実施形態にかかる偏光変換素子８の要部が示されている。
図３において、偏光変換素子８の偏光分離素子８１により三色波長帯のＳ偏光成分を偏光分離膜８５で反射させるとともに、Ｐ偏光成分を透過させる。反射されたＳ偏光成分を隣の反射膜８６で再度反射させて、スペーサ８３及び反射防止膜８７を介して重畳レンズ４２４（図１参照）に射出する。また、偏光変換素子８は、偏光分離膜８５を透過したＰ偏光成分を位相差板８２によりＳ偏光光に変換し、反射防止膜８７を介して重畳レンズ４２４に射出する。
偏光変換素子８によって略１種類の偏光光（Ｓ偏光光）に変換された各部分光は、重畳レンズ４２４によって最終的に光学装置４５の後述する液晶パネル上にほぼ重畳される。偏光光を変調するタイプの液晶パネルを用いたプロジェクタでは、１種類の偏光光しか利用できないため、ランダムな偏光光を発する光源装置４１からの光の略半分を利用できない。このため、偏光変換素子８を用いることで、光源装置４１からの射出光を略１種類の偏光光に変換し、光学装置４５での光の利用効率を高めている。
【００２６】
次に、第１実施形態の偏光変換素子８の製造方法を図４に基づいて説明する。
［第１貼合工程］
まず、スペーサ８３と位相差板８２とを貼り合わせて板状部材８０を作成する。
そのため、図４（Ａ）に示される通り、スペーサ８３を成形するための板状基材８３０と、位相差板８２を成形するための板状基材８２０とを接着剤で貼り合わせてブロック８００にするブロック形成工程を行う。
ここで、板状基材８２０は位相差板８２と同じ材質から形成されており、その厚さは位相差板８２の幅と同じ寸法である。板状基材８３０はスペーサ８３と同じ材質から形成されており、その厚さはスペーサ８３の幅と同じ寸法である。これらの板状基材８２０，８３０は積層された状態では、その平面が板状部材８０の平面と略同じである。
【００２７】
板状基材８３０と板状基材８２０とを接着するための接着剤としては、種々のものを用いることができるが、例えば、接着加工が容易で比較的高温度に耐え得る一液性エポキシ又は一液性アクリル系の紫外線硬化型接着剤を用いることが好ましい。この紫外線硬化型接着剤としては、例えば、サンライズＭＩ株式会社製のＰＨＯＴＯボンド（登録商標）が用いられる。この紫外線硬化型接着剤は、塗布した後、ケミカルランプや高圧水銀灯を照射して硬化される。
【００２８】
ブロック形成工程で形成されたブロック８００を切断する切断工程を実施する。この切断工程では、スペーサ８３及び位相差板８２の厚さと略同じあるいはやや厚い程度に切断して板状部材８０にする。
切断工程において板状部材８０を成形するために、複数本のチェーンソー７０を用いてブロック８００を所定厚さに切断する。これらのチェーンソー７０を、その切断する方向が板状基材８２０，８３０の平面方向と直交するようにそれぞれ配置し、これらのチェーンソー７０を作動させる。すると、板状基材８２０，８３０が厚み方向に切断されて複数の板状部材８０が同時に形成される。
【００２９】
［第２貼合工程］
図４（Ｂ）（Ｃ）に示される通り、板状部材８０を予め製造された偏光分離素子８１に貼り合わせる。この際、板状部材８０の平面全面に接着剤を塗布し、偏光分離素子８１の平面に貼り合わせる。
ここで使用される接着剤や接着剤を硬化させる方法は、前述の板状基材８３０と板状基材８２０とを接着する場合と同じである。
なお、偏光分離素子８１は透光性基板８４となる平板部材を用意し、この平板部材の一平面に偏光分離膜８５又は反射膜８６を蒸着により形成し、偏光分離膜８５が形成された平板部材と反射膜８６が形成された平板部材とを交互に並べるとともにこれらを接着してブロック体を形成し、このブロック体を平板部材の平面に対して４５°の角度で切断して形成するものである。図４（Ｂ）（Ｃ）で示される符号Ｄは位相差板８２の光学軸の方向である。
【００３０】
［研磨工程］
図４（Ｄ）に示される通り、偏光分離素子８１に貼り合わされた板状部材８０を研磨する。この研磨に際して、円盤状のグラインダ７１に板状部材８０の表面を当接し、この状態でグラインダ７１を回転させる。この研磨工程により、板状部材８０を位相差板８２の規定の厚さ、例えば、２８μｍに調整する。
図４（Ｅ）に示される通り、偏光分離素子８１に位相差板８２及びスペーサ８３が貼り付けられたら、これらの位相差板８２及びスペーサ８３の表面に反射防止膜８７を蒸着により形成する。これにより偏光変換素子８が製造されることになる。
【００３１】
従って、第１実施形態では、次の作用効果を奏することができる。
（１）透光性基板８４の光出射面に４５°の角度をもって偏光分離膜８５と反射膜８６とを交互に設けて偏光分離素子８１を構成し、この偏光分離素子８１の光射出面側で選択的に複数の位相差板８２を接着固定し、これらの位相差板８２の隣にスペーサ８３を密着配置し、これらのスペーサ８３をそれぞれ透光性基板８４と同じ光学特性を有する構成とした。そのため、偏光分離素子８１の平面が位相差板８２とスペーサ８３とで埋められた状態となるので、位相差板８２及びスペーサ８３と、複数並んで板状となった透光性基板８４とを接着剤で貼り合わせた際に、各位相差板８２の端縁から接着剤がはみ出ることがなくなる。従って、接着剤がはみ出ることに伴う偏光変換素子８における光学領域の汚れを防止することができる。さらに、位相差板８２を研磨する際に、スペーサ８３も同時に研磨することになるので、研磨に際して偏光分離素子８１に直接研磨部材が触れることがないので、偏光分離素子８１の平面が傷つくことがない。
【００３２】
（２）スペーサ８３と位相差板８２とは略同じ厚さであり、かつ、スペーサ８３と位相差板８２の光出射面側の表面が略同一面とされるので、偏光変換素子８の光出射面側に蒸着で形成される反射防止膜８７の膜厚が均一となる。そのため、蒸着箇所によって反射防止膜８７の性能が変わるという不都合がない。
【００３３】
（３）位相差板８２とスペーサ８３とを幅方向に並べて１枚の板状部材８０としたから、この１枚の板状部材８０の平面に接着剤を塗布することが可能となり、偏光分離素子８１への位相差板８２及びスペーサ８３の接着作業が容易となる。
【００３４】
（４）板状部材８０と偏光分離素子８１とは互いに対向する平面が同じ大きさであるので、これらの部材を接着した際に仮に接着剤がはみ出したとしても、この接着剤がはみだした箇所が偏光変換素子８の光学領域とは関係のない側面となり、偏光変換素子８の光学領域への汚れを確実に防止することができる。
【００３５】
（５）偏光変換素子８を備えてプロジェクタ１を構成したから、偏光変換素子８の光学領域が接着剤で汚されることが少ないので、光源装置４１から出射された光が偏光変換素子８を通ってスクリーン等に投写される際に、映像が不鮮明となることがない。
【００３６】
（６）第１実施形態の偏光変換素子の製造方法は、まず、幅方向に並べて配置されるスペーサ８３と位相差板８２とを貼り合わせて板状部材８０を形成し、その後、板状部材８０を偏光分離素子８１の光出射面側に貼り合わせるから、スペーサ８３と位相差板８２とを個別に偏光分離素子８１に貼り合わせる場合に比べて偏光変換素子８の製造を容易に行うことができる。
【００３７】
（７）幅方向に並べて配置されるスペーサ８３と位相差板８２とを互いに貼り合わせるために、まず、スペーサ８３を構成する板状基材８３０と位相差板８２を構成する板状基材８２０とを互いに貼り合わせてブロック８００にし、その後、このブロック８００をスペーサ８３及び位相差板８２の厚さと略等しい厚さに切断して板状部材８０を形成したので、薄いスペーサ８３と位相差板８２とを幅方向に貼り合わせる場合に比べて、貼り合わせ作業を容易に行うことができる。
（８）ブロック８００から板状部材８０を切り出すに際して、複数のチェーンソー７０を用いたから、複数の板状部材８０を同時に作製することができるので、偏光変換素子８の製造を効率的に行うことができる。
【００３８】
（９）ブロック８００を切断して形成された板状部材８０を研磨することにした。そのため、スペーサ８３と位相差板８２とを貼り合わせる際に仮に接着剤がはみ出しても、はみだした接着剤を研磨により取り除くことができるだけでなく、研磨することで板状部材８０の厚みを薄くすることにより、位相差板８２やスペーサ８３を所定の厚さに形成することができる。
【００３９】
（１０）１枚の板状部材８０を偏光分離素子８１に貼り付けた構成であるため、偏光変換素子８の製造を容易に行うことができる。
【００４０】
本発明の第２実施形態を図５から図７に基づいて説明する。
第２実施形態は、第１実施形態とは偏光変換素子の構造が相違するものであり、偏光変換素子が組み込まれるプロジェクタ自体の構成は第１実施形態と同じである。
第２実施形態の偏光変換素子は板状部材が２枚からなる点で第１実施形態とは相違するものであり、他の構造は第１実施形態と同じである。ここで、第２実施形態の説明において、第１実施形態と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。
【００４１】
図５は第２実施形態にかかる偏光変換素子８Ａの概略図である。
図５に示される通り、偏光変換素子８Ａは、偏光分離素子８１の光出射面側に２枚の板状部材８０Ａが接着剤で貼り合わされた構造である。これらの板状部材８０Ａは、それぞれ第１実施形態の板状部材８０に比べて薄く形成されている。
板状部材８０Ａは位相差板８２Ａとスペーサ８３Ａとが並んで配置されており、板状部材８０Ａが積層された状態では、位相差板８２Ａ同士が対応した位置にあり、同様に、スペーサ８３Ａ同士が対応した位置にある。
【００４２】
位相差板８２Ａは第１実施形態の位相差板８２と同じ材質であるが、１枚あたりの厚さが第１実施形態の位相差板８２より薄い。２枚の位相差板８２Ａが重ね合わされることで、波長が１／２変化する。
スペーサ８３Ａは第１実施形態のスペーサ８３と同じ材質であるが、その厚さが位相差板８２Ａと同じであるため、第１実施形態のスペーサ８３より薄い。
これらのスペーサ８３Ａはそれぞれ透光性基板８４と同じ光学特性、例えば、同じ屈折率を有する構造である。
【００４３】
次に、第２実施形態の偏光変換素子８Ａの製造方法を図７に基づいて説明する。
［第１貼合工程］
まず、図７（Ａ）に示される通り、第１実施形態と同様に、スペーサ８３Ａを成形するための板状基材８３０と、位相差板８２Ａを成形するための板状基材８２０とを接着剤で貼り合わせてブロック８００にするブロック形成工程を行う。
そして、ブロック８００を切断する切断工程では、スペーサ８３Ａ及び位相差板８２Ａの厚さと略同じあるいはやや厚い程度に切断して板状部材８０Ａにする（図７（Ｂ）参照）。
【００４４】
［研磨工程］
図７（Ｃ）に示される通り、板状部材８０Ａを研磨する。この研磨に際して、２枚の円盤状のグラインダ７１の間に板状部材８０Ａを配置し、この状態でグラインダ７１を回転させる。この研磨工程により、板状部材８０Ａを位相差板８２の規定の厚さに調整する。
【００４５】
［第２貼合工程］
図７（Ｄ）に示される通り、２枚の板状部材８０Ａ同士を重ね合わせ、これらを接着剤で貼り合わせる。この接着剤は前述の接着剤を用いる。なお、図７で示される符号Ｄは位相差板８２Ａの光学軸の方向であるが、２枚の板状部材８０Ａを積層する際には、積層される位相差板８２Ａの光学軸が交差するようにする。
そして、図７（Ｅ）に示される通り、予め製造された偏光分離素子８１に積層された２枚の板状部材８０Ａを貼り合わせる。
さらに、偏光分離素子８１に位相差板８２Ａ及びスペーサ８３Ａが貼り付けられたら、これらの位相差板８２Ａ及びスペーサ８３Ａの表面に反射防止膜８７を蒸着により形成する。
【００４６】
従って、第２実施形態では、第１実施形態の（１）〜（９）と同様の作用効果を奏することができる。
【００４７】
なお、本発明は前述の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。
例えば、前記実施形態では、位相差板８２，８２Ａ及びスペーサ８３，８３Ａの表面に反射防止膜８７を形成したが、本発明では、反射防止膜８７を必ずしも形成することを要せず、仮に、形成する場合でも蒸着以外の手段を採用するものとしてもよい。
また、偏光変換素子８，８Ａをプロジェクタ１に用いたが、本発明では、プロジェクタ１以外の装置、例えば、撮像装置にも用いることができる。
【００４８】
また、位相差板８２，８２Ａとスペーサ８３，８３Ａとを接合して板状部材８０，８０Ａを形成し、この板状部材８０，８０Ａを偏光分離素子８１に貼り付けたが、本発明では、位相差板８２，８２Ａとスペーサ８３，８３Ａとを繋げて板状部材とせず、個別に偏光分離素子８１に貼り付ける構成であってもよい。
仮に、位相差板８２，８２Ａとスペーサ８３，８３Ａとを接合して板状部材８０，８０Ａを形成する場合であっても、板状部材８０，８０Ａの平面上の大きさを偏光分離素子８１の平面に対して大きくあるいは小さくするものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、プロジェクタ、その他の装置に用いられる偏光変換素子に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるプロジェクタの概略構成図。
【図２】本発明の第１実施形態にかかる偏光変換素子の全体を示す概略図。
【図３】前記偏光変換素子の要部を示す断面図。
【図４】（Ａ）〜（Ｅ）は本発明の第１実施形態にかかる偏光変換素子の製造方法を説明するための概略図。
【図５】本発明の第２実施形態にかかる偏光変換素子の全体を示す概略図。
【図６】前記偏光変換素子の要部を示す断面図。
【図７】（Ａ）〜（Ｅ）は本発明の第２実施形態にかかる偏光変換素子の製造方法を説明するための概略図。
【符号の説明】
【００５１】
１…プロジェクタ、３…投射レンズ（投射光学装置）、８，８Ａ…偏光変換素子、８０，８０Ａ…板状部材（単板形状の部材）、８１…偏光分離素子、８２，８２Ａ…位相差板、８３，８３Ａ…スペーサ、８４…透光性基板、８５…偏光分離膜、８６…反射膜、４１…光源装置、４５…光学装置、４５１…液晶パネル（光変調装置）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透光性基板が界面を介して複数配置されるとともに、これらの界面に偏光分離膜と反射膜とが交互に配置された偏光分離素子と、この偏光分離素子に選択的に配置された複数の位相差板とを備えた偏光変換素子、この偏光変換素子を備えたプロジェクタ、及び偏光変換素子を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタは、光源装置から射出された光を画像情報に応じて変調し、この変調された光学像をスクリーンの上に拡大投射するものである。このプロジェクタでは、光の利用効率を向上させるため、光源装置から出射された非偏光な光を複数の中間光束に分割し、この分割された中間光束を１種類の直線偏光光に変換するために偏光変換素子が用いられている。
【０００３】
偏光変換素子は、偏光膜と反射膜とが透明部材の内部に交互に配置されるとももに、この透明部材の表面に位相差板を設けた構造である。位相差板は、透明部材の光射出面側で偏光膜に対応した位置に所定間隔毎に複数配置されている。
従来では、耐熱性、耐光性、耐久性を考慮して、材料をポリカーボネートフィルムから水晶に変えた位相差板がある（特許文献１）。
この特許文献１で示される従来例では、透明部材に水晶からなる位相差板が接着剤で貼り付けられている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３０２５２３号公報（請求項５参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１で示される従来例は、位相差板が接着剤で透明部材の光出射面側に接着固定されているので、この接着剤が位相差板の端縁からはみ出すことになる。位相差板は透明部材の光出射面の全面に渡って所定間隔で互いに等間隔配置されているため、はみ出した接着剤によって偏光変換素子の光学領域が汚されることになる。
そして、位相差板が設けられた状態で偏光変換素子が洗浄されることがあるが、この洗浄の工程を通した際に、接着剤の残りによる汚れが生じることもある。
【０００６】
本発明の目的は、透光性基板に位相差板を接着固定する際に接着剤が光学領域にはみ出すことなく汚れることがない偏光変換素子、プロジェクタ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】
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。
［適用例１］
本適用例にかかる偏光変換素子は、互いに略平行な光入射面と光出射面とが形成され光出射面に所定の角度をもって複数の界面で順次設けられた複数の透光性基板、並びに前記複数の界面の交互に設けられた偏光分離膜及び反射膜を有する偏光分離素子と、この偏光分離素子の光射出面側で選択的に接着固定される複数の位相差板と、これらの位相差板の間に配置され前記透光性基板の上に接着固定されるとともに前記透光性基板と同じ光学特性を有するスペーサとを備えたことを特徴とする。
この構成の本適用例では、偏光変換素子の光入射面から入射した光は透光性基板を通り、偏光分離膜でＰ偏光光とＳ偏光光とに分離される。偏光分離膜で透過したＰ偏光光が位相差板でＳ偏光光に位相を変更した後に光出射面から出射し、Ｓ偏光光が反射膜で反射された後、スペーサを通って光出射面から出射する。これにより、偏光変換素子から出射される光はＳ偏光光に偏光状態が揃えられることになる。ここで、スペーサは透光性基板と同じ光学特性を有することから、反射膜で反射された光はスペーサを通っても光学特性が変化することがない。
従って、本適用例では、透光性基板が複数並んで形成された偏光分離素子の光出射側面が位相差板とスペーサとで埋められた状態となっているため、これらの並んで配置される位相差板と透光性基板とを接着剤で貼り合わせる際に、各位相差板の端縁から接着剤がはみ出ることがなくなり、偏光変換素子の光学領域が汚されることが少ない。
【０００８】
［適用例２］
本適用例にかかる偏光変換素子は、前記スペーサは前記位相差板と略同じ厚さであり、前記スペーサと前記位相差板との光出射面側の表面が略同一面とされることを特徴とする。
この構成の適用例では、偏光変換素子の光出射面側に反射防止膜等を蒸着で形成する際に、被蒸着面が略同一面とされるので、蒸着膜の厚さが均一となる。つまり、従来の偏光変換素子では、位相差板が透明部材の光出射面に所定間隔で複数が配置されているため、偏光変換素子の被蒸着面に凹凸面が連続して形成されることになる。そのため、凸面と凹面との入り隅部が蒸着する際の影となり、蒸着膜の厚さが不均一となって、反射防止膜等の成膜の精度が十分ではなくなる。
【０００９】
［適用例３］
本適用例にかかる偏光変換素子は、互いに密着して配置される前記位相差板と前記スペーサとが接合されて単板形状の部材であることを特徴とする。
この構成の本適用例では、偏光分離素子に接着する前記位相差板及び前記スペーサを１枚の単板形状の部材から構成するため、偏光分離素子への前記位相差板及び前記スペーサの接着作業が容易となる。
【００１０】
［適用例４］
本適用例にかかる偏光変換素子は、前記単板形状の部材と前記偏光分離素子とは互いに対向する平面が略同じ大きさであることを特徴とする。
この構成の本適用例では、単板形状の部材と偏光分離素子とを接着して仮に接着剤がはみ出したとしても、この接着剤がはみだした箇所が偏光変換素子の光学領域とは関係のない側面となるので、偏光変換素子の光学領域への汚れを確実に防止することができる。
【００１１】
［適用例５］
本適用例にかかるプロジェクタは、光源装置と、この光源装置から射出された光が入光する前記偏光変換素子と、この偏光変換素子で形成された偏光光を画像情報に応じて変調して光学像を形成する光変調装置と、この光変調装置にて形成された光学像を拡大投射する投射光学装置とを備えたことを特徴とする。
この構成の本適用例では、前述の通り、偏光変換素子の光学領域が接着剤で汚されることが少ないので、光源装置から出射された光が偏光変換素子、光変調装置及び投写光学装置を通ってスクリーン等に投写される際に、偏光変換素子の汚れに伴って映像が不鮮明となることがない。
【００１２】
［適用例６］
本適用例にかかる偏光変換素子の製造方法は、前記スペーサと前記位相差板とを貼り合わせて前記単板形状の部材を形成する第１貼合工程と、この第１貼合工程で形成された前記単板形状の部材を予め形成された前記偏光分離素子に貼り合わせる第２貼合工程とを備えたことを特徴とする。
この構成の本適用例では、予めスペーサ及び位相差板を貼り合わせて形成した単板形状の部材を、偏光分離素子に貼り合わせるから、スペーサと位相差板とを個別に偏光分離素子に貼り合わせる場合に比べて偏光変換素子の製造を容易に行うことができる。
【００１３】
［適用例７］
本適用例にかかる偏光変換素子の製造方法は、前記第１貼合工程は、前記スペーサを構成する基材と前記位相差板を構成する基材とを貼り合わせてブロックにするブロック形成工程と、このブロック形成工程で形成されたブロックを前記スペーサ及び前記位相差板の厚さと略等しい厚さに切断して前記単板形状の部材にする切断工程とを備えたことを特徴とする。
この構成の本適用例では、スペーサ及び位相差板を予めブロックに形成するため、第１貼合工程におけるスペーサと位相差板との貼り合わせ作業を容易に行うことができる。
【００１４】
［適用例８］
本適用例にかかる偏光変換素子の製造方法は、前記切断工程の後に前記単板形状の部材を研磨する研磨工程を備えたことを特徴とする。
この構成の本適用例では、ブロックを切断して形成された単板形状の部材を研磨することで、スペーサと位相差板とを貼り合わせる際に仮に接着剤がはみ出しても、はみだした接着剤を研磨により取り除くことができる。その上、研磨することで単板形状の部材の厚みを薄くすることにより、所定厚さの位相差板を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】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
まず、本発明の第１実施形態を図１から図４に基づいて説明する。
図１は、第１実施形態の偏光変換素子８を用いたプロジェクタの一例が示されている。図１において、プロジェクタ１は、外装筺体２と、投射光学装置としての投射レンズ３と、光学ユニット４等を備える。
光学ユニット４は、光源装置４１と、均一照明光学装置４２と、色分離光学装置４３と、リレー光学装置４４と、光学装置４５と、これら光学部品４２〜４５を内部に収納配置する光学部品用筐体４６とを備える。
光源装置４１は、光源ランプ４１１と、リフレクタ４１２と、平行化レンズ４１３とを有しており、光源ランプ４１１から射出された放射状の光束をリフレクタ４１２にて反射させ、平行化レンズ４１３を介して平行光として射出する。
【００１６】
均一照明光学装置４２は、第１レンズアレイ４２１と、第２レンズアレイ４２２と、上述の偏光変換素子８と、重畳レンズ４２４とを備える。
第１レンズアレイ４２１は、入射光軸方向から見て略矩形状の輪郭を有する第１小レンズが、入射光軸に対し略直交する面内においてマトリクス状に配列された構成を有している。各第１小レンズは、光源装置４１から射出される光束を複数の部分光束に分割している。
第２レンズアレイ４２２は、第１レンズアレイ４２１と略同様な構成を有しており、第２小レンズがマトリクス状に配列された構成を有している。この第２レンズアレイ４２２は、重畳レンズ４２４とともに、第１レンズアレイ４２１の各第１小レンズの像を光学装置４５の後述する液晶パネル上に結像させる機能を有している。
第２レンズアレイ４２２と重畳レンズ４２４との間には本実施形態にかかる偏光変換素子８が設置される。
【００１７】
色分離光学装置４３は、２枚のダイクロイックミラー４３１，４３２と、反射ミラー４３３とを備え、ダイクロイックミラー４３１，４３２により均一照明光学装置４２から射出された複数の部分光束を、赤、緑、青の３色の色光に分離する機能を有している。
リレー光学装置４４は、入射側レンズ４４１、リレーレンズ４４３、および反射ミラー４４２，４４４を備え、色分離光学装置４３で分離された赤色光を光学装置４５の後述する赤色光用の液晶パネルまで導く機能を有している。
【００１８】
この際、色分離光学装置４３のダイクロイックミラー４３１では、均一照明光学装置４２から射出された光束の青色光成分が反射するとともに、赤色光成分と緑色光成分とが透過する。ダイクロイックミラー４３１によって反射した青色光は、反射ミラー４３３で反射し、フィールドレンズ４２５を通って光学装置４５の後述する青色光用の液晶パネルに達する。
このフィールドレンズ４２５は、第２レンズアレイ４２２から射出された各部分光束をその中心軸（主光線）に対して平行な光束に変換する。他の緑色光用、赤色光用の液晶パネルの光束入射側に設けられたフィールドレンズ４２５も同様である。
【００１９】
ダイクロイックミラー４３１を透過した赤色光と緑色光のうちで、緑色光はダイクロイックミラー４３２によって反射し、フィールドレンズ４２５を通って光学装置４５の後述する緑色光用の液晶パネルに達する。一方、赤色光はダイクロイックミラー４３２を透過してリレー光学装置４４を通り、さらにフィールドレンズ４２５を通って光学装置４５の後述する赤色光用の液晶パネルに達する。
【００２０】
光学装置４５は、光変調装置としての３枚の液晶パネル４５１（赤色光用の液晶パネルを４５１Ｒ、緑色光用の液晶パネルを４５１Ｇ、青色光用の液晶パネルを４５１Ｂとする）と、これら液晶パネル４５１の光束入射側および光束射出側にそれぞれ配置される偏光素子５と、クロスダイクロイックプリズム４５４とを備える。
クロスダイクロイックプリズム４５４は、射出側偏光板５Ｂから射出された色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する。このクロスダイクロイックプリズム４５４で形成されたカラー画像は、上述した投射レンズ３によりスクリーン等へ拡大投射される。
【００２１】
偏光変換素子８の具体的な構成が図２及び図３に示されている。図２は第１実施形態にかかる偏光変換素子８の概略図である。
図２に示される通り、偏光変換素子８は、互いに略平行な光入射面と光出射面とが形成された略板状の偏光分離素子８１と、この偏光分離素子８１の光出射面側に選択的に接着固定される複数の位相差板８２と、これらの位相差板８２の隣に密着配置されるとともに透光性基板８４と同じ光学特性、例えば、同じ屈折率を有するスペーサ８３とを備え、２個の部材が左右対称に接合された構造である。
【００２２】
偏光分離素子８１は、光出射面に対して所定の角度（図２では、４５°）の界面で複数が順次設けられた透光性基板８４と、これらの透光性基板８４にそれぞれ設けられた偏光分離膜８５及び反射膜８６とを有する。偏光分離膜８５及び反射膜８６の光出射側面には反射防止膜８７が蒸着で形成されている。
透光性基板８４は、断面三角形や断面平行四辺形の角柱部材から形成されており、界面を構成する斜面に偏光分離膜８５と反射膜８６とが交互に配置されている。
透光性基板８４を構成する材料としては、ＢＫ７等の光学ガラス、白板ガラス、ホウケイ酸ガラス、青板ガラスをはじめとするガラスを例示できる。
【００２３】
偏光分離膜８５は誘電体多層膜で形成され、入射した光線束（Ｓ偏光光とＰ偏光光）を、Ｓ偏光の部分光束（Ｓ偏光光）とＰ偏光の部分光束（Ｐ偏光光）とに分離し、Ｓ偏光光を反射し、Ｐ偏光光を透過する機能を有する。
誘電体多層膜は、例えば、ＳｉＯ２よりなる低屈折率層と、ＭｇＦ２よりなる高屈折率層と、Ｌａ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の重量割合が１：３の混合物よりなる中屈折率層とが、所定の順序及び光学厚膜で形成された多層膜を例示できる。
反射膜８６は誘電体多層膜又は金属膜で形成され、反射膜８６に入射したＳ偏光光をそのまま反射する機能を有する。反射膜８６を構成する多層膜はＳｉＯ２よりなる低屈折率層とＳｉＯ２よりなる高屈折率層とが所定の順序及び光学厚膜で交互に形成された多層膜を例示できる。
反射防止膜８７は、例えば、二酸化ケイ素、酸化チタン等の物質を蒸着することで形成される。
【００２４】
位相差板８２は、厚さが例えば、２８μｍとされた短冊状の１／２波長板であり、透光性基板８４の光出射側面であって偏光分離膜８５に対応する位置に密着固定されている。位相差板８２の幅寸法は偏光分離膜８５と反射膜８６との間の寸法と対応している。位相差板８２はＳｉＯ２の単結晶からなる水晶から形成され、この水晶は人工水晶でも天然水晶でもよい。
スペーサ８３は、位相差板８２の厚さ、例えば、２８μｍと略同じ厚さであり、この位相差板８２とスペーサ８３とが並んで１枚の単板形状の部材、つまり板状部材８０が形成される。この板状部材８０は、光出射面側の表面が凹凸のない略同一面とされる。
板状部材８０と偏光分離素子８１とは互いに対向する平面が同じ大きさである。同様に、板状部材８０と反射防止膜８７との互いに対向する平面は同じ大きさである。
【００２５】
図３には本実施形態にかかる偏光変換素子８の要部が示されている。
図３において、偏光変換素子８の偏光分離素子８１により三色波長帯のＳ偏光成分を偏光分離膜８５で反射させるとともに、Ｐ偏光成分を透過させる。反射されたＳ偏光成分を隣の反射膜８６で再度反射させて、スペーサ８３及び反射防止膜８７を介して重畳レンズ４２４（図１参照）に射出する。また、偏光変換素子８は、偏光分離膜８５を透過したＰ偏光成分を位相差板８２によりＳ偏光光に変換し、反射防止膜８７を介して重畳レンズ４２４に射出する。
偏光変換素子８によって略１種類の偏光光（Ｓ偏光光）に変換された各部分光は、重畳レンズ４２４によって最終的に光学装置４５の後述する液晶パネル上にほぼ重畳される。偏光光を変調するタイプの液晶パネルを用いたプロジェクタでは、１種類の偏光光しか利用できないため、ランダムな偏光光を発する光源装置４１からの光の略半分を利用できない。このため、偏光変換素子８を用いることで、光源装置４１からの射出光を略１種類の偏光光に変換し、光学装置４５での光の利用効率を高めている。
【００２６】
次に、第１実施形態の偏光変換素子８の製造方法を図４に基づいて説明する。
［第１貼合工程］
まず、スペーサ８３と位相差板８２とを貼り合わせて板状部材８０を作成する。
そのため、図４（Ａ）に示される通り、スペーサ８３を成形するための板状基材８３０と、位相差板８２を成形するための板状基材８２０とを接着剤で貼り合わせてブロック８００にするブロック形成工程を行う。
ここで、板状基材８２０は位相差板８２と同じ材質から形成されており、その厚さは位相差板８２の幅と同じ寸法である。板状基材８３０はスペーサ８３と同じ材質から形成されており、その厚さはスペーサ８３の幅と同じ寸法である。これらの板状基材８２０，８３０は積層された状態では、その平面が板状部材８０の平面と略同じである。
【００２７】
板状基材８３０と板状基材８２０とを接着するための接着剤としては、種々のものを用いることができるが、例えば、接着加工が容易で比較的高温度に耐え得る一液性エポキシ又は一液性アクリル系の紫外線硬化型接着剤を用いることが好ましい。この紫外線硬化型接着剤としては、例えば、サンライズＭＩ株式会社製のＰＨＯＴＯボンド（登録商標）が用いられる。この紫外線硬化型接着剤は、塗布した後、ケミカルランプや高圧水銀灯を照射して硬化される。
【００２８】
ブロック形成工程で形成されたブロック８００を切断する切断工程を実施する。この切断工程では、スペーサ８３及び位相差板８２の厚さと略同じあるいはやや厚い程度に切断して板状部材８０にする。
切断工程において板状部材８０を成形するために、複数本のチェーンソー７０を用いてブロック８００を所定厚さに切断する。これらのチェーンソー７０を、その切断する方向が板状基材８２０，８３０の平面方向と直交するようにそれぞれ配置し、これらのチェーンソー７０を作動させる。すると、板状基材８２０，８３０が厚み方向に切断されて複数の板状部材８０が同時に形成される。
【００２９】
［第２貼合工程］
図４（Ｂ）（Ｃ）に示される通り、板状部材８０を予め製造された偏光分離素子８１に貼り合わせる。この際、板状部材８０の平面全面に接着剤を塗布し、偏光分離素子８１の平面に貼り合わせる。
ここで使用される接着剤や接着剤を硬化させる方法は、前述の板状基材８３０と板状基材８２０とを接着する場合と同じである。
なお、偏光分離素子８１は透光性基板８４となる平板部材を用意し、この平板部材の一平面に偏光分離膜８５又は反射膜８６を蒸着により形成し、偏光分離膜８５が形成された平板部材と反射膜８６が形成された平板部材とを交互に並べるとともにこれらを接着してブロック体を形成し、このブロック体を平板部材の平面に対して４５°の角度で切断して形成するものである。図４（Ｂ）（Ｃ）で示される符号Ｄは位相差板８２の光学軸の方向である。
【００３０】
［研磨工程］
図４（Ｄ）に示される通り、偏光分離素子８１に貼り合わされた板状部材８０を研磨する。この研磨に際して、円盤状のグラインダ７１に板状部材８０の表面を当接し、この状態でグラインダ７１を回転させる。この研磨工程により、板状部材８０を位相差板８２の規定の厚さ、例えば、２８μｍに調整する。
図４（Ｅ）に示される通り、偏光分離素子８１に位相差板８２及びスペーサ８３が貼り付けられたら、これらの位相差板８２及びスペーサ８３の表面に反射防止膜８７を蒸着により形成する。これにより偏光変換素子８が製造されることになる。
【００３１】
従って、第１実施形態では、次の作用効果を奏することができる。
（１）透光性基板８４の光出射面に４５°の角度をもって偏光分離膜８５と反射膜８６とを交互に設けて偏光分離素子８１を構成し、この偏光分離素子８１の光射出面側で選択的に複数の位相差板８２を接着固定し、これらの位相差板８２の隣にスペーサ８３を密着配置し、これらのスペーサ８３をそれぞれ透光性基板８４と同じ光学特性を有する構成とした。そのため、偏光分離素子８１の平面が位相差板８２とスペーサ８３とで埋められた状態となるので、位相差板８２及びスペーサ８３と、複数並んで板状となった透光性基板８４とを接着剤で貼り合わせた際に、各位相差板８２の端縁から接着剤がはみ出ることがなくなる。従って、接着剤がはみ出ることに伴う偏光変換素子８における光学領域の汚れを防止することができる。さらに、位相差板８２を研磨する際に、スペーサ８３も同時に研磨することになるので、研磨に際して偏光分離素子８１に直接研磨部材が触れることがないので、偏光分離素子８１の平面が傷つくことがない。
【００３２】
（２）スペーサ８３と位相差板８２とは略同じ厚さであり、かつ、スペーサ８３と位相差板８２の光出射面側の表面が略同一面とされるので、偏光変換素子８の光出射面側に蒸着で形成される反射防止膜８７の膜厚が均一となる。そのため、蒸着箇所によって反射防止膜８７の性能が変わるという不都合がない。
【００３３】
（３）位相差板８２とスペーサ８３とを幅方向に並べて１枚の板状部材８０としたから、この１枚の板状部材８０の平面に接着剤を塗布することが可能となり、偏光分離素子８１への位相差板８２及びスペーサ８３の接着作業が容易となる。
【００３４】
（４）板状部材８０と偏光分離素子８１とは互いに対向する平面が同じ大きさであるので、これらの部材を接着した際に仮に接着剤がはみ出したとしても、この接着剤がはみだした箇所が偏光変換素子８の光学領域とは関係のない側面となり、偏光変換素子８の光学領域への汚れを確実に防止することができる。
【００３５】
（５）偏光変換素子８を備えてプロジェクタ１を構成したから、偏光変換素子８の光学領域が接着剤で汚されることが少ないので、光源装置４１から出射された光が偏光変換素子８を通ってスクリーン等に投写される際に、映像が不鮮明となることがない。
【００３６】
（６）第１実施形態の偏光変換素子の製造方法は、まず、幅方向に並べて配置されるスペーサ８３と位相差板８２とを貼り合わせて板状部材８０を形成し、その後、板状部材８０を偏光分離素子８１の光出射面側に貼り合わせるから、スペーサ８３と位相差板８２とを個別に偏光分離素子８１に貼り合わせる場合に比べて偏光変換素子８の製造を容易に行うことができる。
【００３７】
（７）幅方向に並べて配置されるスペーサ８３と位相差板８２とを互いに貼り合わせるために、まず、スペーサ８３を構成する板状基材８３０と位相差板８２を構成する板状基材８２０とを互いに貼り合わせてブロック８００にし、その後、このブロック８００をスペーサ８３及び位相差板８２の厚さと略等しい厚さに切断して板状部材８０を形成したので、薄いスペーサ８３と位相差板８２とを幅方向に貼り合わせる場合に比べて、貼り合わせ作業を容易に行うことができる。
（８）ブロック８００から板状部材８０を切り出すに際して、複数のチェーンソー７０を用いたから、複数の板状部材８０を同時に作製することができるので、偏光変換素子８の製造を効率的に行うことができる。
【００３８】
（９）ブロック８００を切断して形成された板状部材８０を研磨することにした。そのため、スペーサ８３と位相差板８２とを貼り合わせる際に仮に接着剤がはみ出しても、はみだした接着剤を研磨により取り除くことができるだけでなく、研磨することで板状部材８０の厚みを薄くすることにより、位相差板８２やスペーサ８３を所定の厚さに形成することができる。
【００３９】
（１０）１枚の板状部材８０を偏光分離素子８１に貼り付けた構成であるため、偏光変換素子８の製造を容易に行うことができる。
【００４０】
本発明の第２実施形態を図５から図７に基づいて説明する。
第２実施形態は、第１実施形態とは偏光変換素子の構造が相違するものであり、偏光変換素子が組み込まれるプロジェクタ自体の構成は第１実施形態と同じである。
第２実施形態の偏光変換素子は板状部材が２枚からなる点で第１実施形態とは相違するものであり、他の構造は第１実施形態と同じである。ここで、第２実施形態の説明において、第１実施形態と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。
【００４１】
図５は第２実施形態にかかる偏光変換素子８Ａの概略図である。
図５に示される通り、偏光変換素子８Ａは、偏光分離素子８１の光出射面側に２枚の板状部材８０Ａが接着剤で貼り合わされた構造である。これらの板状部材８０Ａは、それぞれ第１実施形態の板状部材８０に比べて薄く形成されている。
板状部材８０Ａは位相差板８２Ａとスペーサ８３Ａとが並んで配置されており、板状部材８０Ａが積層された状態では、位相差板８２Ａ同士が対応した位置にあり、同様に、スペーサ８３Ａ同士が対応した位置にある。
【００４２】
位相差板８２Ａは第１実施形態の位相差板８２と同じ材質であるが、１枚あたりの厚さが第１実施形態の位相差板８２より薄い。２枚の位相差板８２Ａが重ね合わされることで、波長が１／２変化する。
スペーサ８３Ａは第１実施形態のスペーサ８３と同じ材質であるが、その厚さが位相差板８２Ａと同じであるため、第１実施形態のスペーサ８３より薄い。
これらのスペーサ８３Ａはそれぞれ透光性基板８４と同じ光学特性、例えば、同じ屈折率を有する構造である。
【００４３】
次に、第２実施形態の偏光変換素子８Ａの製造方法を図７に基づいて説明する。
［第１貼合工程］
まず、図７（Ａ）に示される通り、第１実施形態と同様に、スペーサ８３Ａを成形するための板状基材８３０と、位相差板８２Ａを成形するための板状基材８２０とを接着剤で貼り合わせてブロック８００にするブロック形成工程を行う。
そして、ブロック８００を切断する切断工程では、スペーサ８３Ａ及び位相差板８２Ａの厚さと略同じあるいはやや厚い程度に切断して板状部材８０Ａにする（図７（Ｂ）参照）。
【００４４】
［研磨工程］
図７（Ｃ）に示される通り、板状部材８０Ａを研磨する。この研磨に際して、２枚の円盤状のグラインダ７１の間に板状部材８０Ａを配置し、この状態でグラインダ７１を回転させる。この研磨工程により、板状部材８０Ａを位相差板８２の規定の厚さに調整する。
【００４５】
［第２貼合工程］
図７（Ｄ）に示される通り、２枚の板状部材８０Ａ同士を重ね合わせ、これらを接着剤で貼り合わせる。この接着剤は前述の接着剤を用いる。なお、図７で示される符号Ｄは位相差板８２Ａの光学軸の方向であるが、２枚の板状部材８０Ａを積層する際には、積層される位相差板８２Ａの光学軸が交差するようにする。
そして、図７（Ｅ）に示される通り、予め製造された偏光分離素子８１に積層された２枚の板状部材８０Ａを貼り合わせる。
さらに、偏光分離素子８１に位相差板８２Ａ及びスペーサ８３Ａが貼り付けられたら、これらの位相差板８２Ａ及びスペーサ８３Ａの表面に反射防止膜８７を蒸着により形成する。
【００４６】
従って、第２実施形態では、第１実施形態の（１）〜（９）と同様の作用効果を奏することができる。
【００４７】
なお、本発明は前述の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。
例えば、前記実施形態では、位相差板８２，８２Ａ及びスペーサ８３，８３Ａの表面に反射防止膜８７を形成したが、本発明では、反射防止膜８７を必ずしも形成することを要せず、仮に、形成する場合でも蒸着以外の手段を採用するものとしてもよい。
また、偏光変換素子８，８Ａをプロジェクタ１に用いたが、本発明では、プロジェクタ１以外の装置、例えば、撮像装置にも用いることができる。
【００４８】
また、位相差板８２，８２Ａとスペーサ８３，８３Ａとを接合して板状部材８０，８０Ａを形成し、この板状部材８０，８０Ａを偏光分離素子８１に貼り付けたが、本発明では、位相差板８２，８２Ａとスペーサ８３，８３Ａとを繋げて板状部材とせず、個別に偏光分離素子８１に貼り付ける構成であってもよい。
仮に、位相差板８２，８２Ａとスペーサ８３，８３Ａとを接合して板状部材８０，８０Ａを形成する場合であっても、板状部材８０，８０Ａの平面上の大きさを偏光分離素子８１の平面に対して大きくあるいは小さくするものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、プロジェクタ、その他の装置に用いられる偏光変換素子に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるプロジェクタの概略構成図。
【図２】本発明の第１実施形態にかかる偏光変換素子の全体を示す概略図。
【図３】前記偏光変換素子の要部を示す断面図。
【図４】（Ａ）〜（Ｅ）は本発明の第１実施形態にかかる偏光変換素子の製造方法を説明するための概略図。
【図５】本発明の第２実施形態にかかる偏光変換素子の全体を示す概略図。
【図６】前記偏光変換素子の要部を示す断面図。
【図７】（Ａ）〜（Ｅ）は本発明の第２実施形態にかかる偏光変換素子の製造方法を説明するための概略図。
【符号の説明】
【００５１】
１…プロジェクタ、３…投射レンズ（投射光学装置）、８，８Ａ…偏光変換素子、８０，８０Ａ…板状部材（単板形状の部材）、８１…偏光分離素子、８２，８２Ａ…位相差板、８３，８３Ａ…スペーサ、８４…透光性基板、８５…偏光分離膜、８６…反射膜、４１…光源装置、４５…光学装置、４５１…液晶パネル（光変調装置）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに略平行な光入射面と光出射面とが形成され光出射面に所定の角度をもって複数の界面で順次設けられた複数の透光性基板、並びに前記複数の界面の交互に設けられた偏光分離膜及び反射膜を有する偏光分離素子と、この偏光分離素子の光射出面側で選択的に接着固定される複数の位相差板と、これらの位相差板の間に配置され前記透光性基板の上に接着固定されるとともに前記透光性基板と同じ光学特性を有するスペーサと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に記載された偏光変換素子において、
前記スペーサは前記位相差板と略同じ厚さであり、前記スペーサと前記位相差板との光出射面側の表面が略同一面とされることを特徴とする偏光変換素子。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載された偏光変換素子において、
互いに密着して配置される前記位相差板と前記スペーサとが接合されて単板形状の部材であることを特徴とする偏光変換素子。
【請求項４】
請求項３に記載された偏光変換素子において、
前記単板形状の部材と前記偏光分離素子とは互いに対向する平面が略同じ大きさであることを特徴とする偏光変換素子。
【請求項５】
光源装置と、この光源装置から射出された光が入光する請求項１から請求項４のいずれかに記載の偏光変換素子と、この偏光変換素子で形成された偏光光を画像情報に応じて変調して光学像を形成する光変調装置と、この光変調装置にて形成された光学像を拡大投射する投射光学装置とを備えたことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項６】
請求項１から請求項４のいずれかに記載された偏光変換素子を製造する方法であって、
前記スペーサと前記位相差板とを貼り合わせて前記単板形状の部材を形成する第１貼合工程と、この第１貼合工程で形成された前記単板形状の部材を予め形成された前記偏光分離素子に貼り合わせる第２貼合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７】
請求項６に記載された偏光変換素子の製造方法において、
前記第１貼合工程は、前記スペーサを構成する基材と前記位相差板を構成する基材とを貼り合わせてブロックにするブロック形成工程と、このブロック形成工程で形成されたブロックを前記スペーサ及び前記位相差板の厚さと略等しい厚さに切断して前記単板形状の部材にする切断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８】
請求項７に記載された偏光変換素子の製造方法において、
前記切断工程の後に前記単板形状の部材を研磨する研磨工程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１】
互いに略平行な光入射面と光出射面とが形成され光出射面に所定の角度をもって複数の界面で順次設けられた複数の透光性基板、並びに前記複数の界面の交互に設けられた偏光分離膜及び反射膜を有する偏光分離素子と、この偏光分離素子の光射出面側で選択的に接着固定される複数の位相差板と、これらの位相差板の間に配置され前記透光性基板の上に接着固定されるとともに前記透光性基板と同じ光学特性を有するスペーサと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に記載された偏光変換素子において、
前記スペーサは前記位相差板と略同じ厚さであり、前記スペーサと前記位相差板との光出射面側の表面が略同一面とされることを特徴とする偏光変換素子。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載された偏光変換素子において、
互いに密着して配置される前記位相差板と前記スペーサとが接合されて単板形状の部材であることを特徴とする偏光変換素子。
【請求項４】
請求項３に記載された偏光変換素子において、
前記単板形状の部材と前記偏光分離素子とは互いに対向する平面が略同じ大きさであることを特徴とする偏光変換素子。
【請求項５】
光源装置と、この光源装置から射出された光が入光する請求項１から請求項４のいずれかに記載の偏光変換素子と、この偏光変換素子で形成された偏光光を画像情報に応じて変調して光学像を形成する光変調装置と、この光変調装置にて形成された光学像を拡大投射する投射光学装置とを備えたことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項６】
請求項１から請求項４のいずれかに記載された偏光変換素子を製造する方法であって、
前記スペーサと前記位相差板とを貼り合わせて前記単板形状の部材を形成する第１貼合工程と、この第１貼合工程で形成された前記単板形状の部材を予め形成された前記偏光分離素子に貼り合わせる第２貼合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７】
請求項６に記載された偏光変換素子の製造方法において、
前記第１貼合工程は、前記スペーサを構成する基材と前記位相差板を構成する基材とを貼り合わせてブロックにするブロック形成工程と、このブロック形成工程で形成されたブロックを前記スペーサ及び前記位相差板の厚さと略等しい厚さに切断して前記単板形状の部材にする切断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８】
請求項７に記載された偏光変換素子の製造方法において、
前記切断工程の後に前記単板形状の部材を研磨する研磨工程を備えたことを特徴とする偏光変換素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−１６８８７９（Ｐ２００９−１６８８７９Ａ）
【公開日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−４０２１（Ｐ２００８−４０２１）
【出願日】平成２０年１月１１日（２００８．１．１１）
【出願人】（０００００３１０４）エプソントヨコム株式会社 (1,528)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月１１日（２００８．１．１１）
【出願人】（０００００３１０４）エプソントヨコム株式会社 (1,528)
【Ｆターム（参考）】
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