偏振转换元件、偏振照明光学元件以及液晶投影仪制造技术

本发明专利技术提供一种偏振转换元件、偏振照明光学元件以及液晶投影仪，从非偏振光抽取偏振方向为一定的线偏振光的偏振照明光学元件的耐热性得以提高，并且制造成本也抑制得较低。在棱镜杆（２４ａ）、（２４ｂ）相互接合面设置偏振光分离膜（２６）和反射膜（２７）。在由偏振光分离膜（２６）反射且由反射膜（４７）反射的线偏振光所射出的出射面接合偏振转换元件（２５）。偏振转换元件（２５）将多个棱镜杆（３０）相对于其入射面倾斜４５°的侧面进行相互接合，在接合面的彼此之间设有用于将１／２波长的相位差给予透射光而由介质多层膜构成的相位差膜。按照相位差膜的光学轴与线偏振光的偏振方向形成４５°的方式，在与入射的线偏振光的入射光轴垂直的面内，与接合境界线（３１）一同相位差膜也倾斜４５°。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种使线偏振光的偏振方向旋转90°的偏振转换元件，而且涉及一种 通过使用该偏振转换元件而将非偏振光的照明光转换成具有一定的偏振方向的线偏振光 的照明光的偏振照明光学元件、以及一种将该偏振照明光学元件使用于照明光学系统中的 液晶投影仪。
技术介绍
将在液晶显示板所显示的图像由来自光源灯的光进行照明并投影于屏幕的液晶 投影仪被各种各样地产品化。如众所周知，液晶显示板具备封装有液晶分子的预定厚度的 液晶层；在其入射面侧和出射面侧所分别配置的偏光器和检光器。偏光器和检光器以各自 的偏振方向相互正交或者平行的形式配置，入射到液晶层的线偏振光的通过根据液晶分子 的取向姿势来进行控制，并且经由检光器进行所出射的线偏振光的光量调节。另一方面，通常在液晶投影仪的照明光学系统中，使用将自光源的非偏振光转换 成与液晶显示板的偏光器相同方向的偏振方向的线偏振光的偏振转换元件。作为这种偏振 转换元件，如由专利文献1可知，多用由偏振分束器和1/2波长板组合的棱镜阵列。偏振分 束器具备使偏振方向相互正交的2种线偏振光中的一方透射、并使另一方反射的偏振分离 面，通过使由该偏振分离面所分离的2种线偏振光的任意1个经由1/2波长板而使其偏振 方向旋转90度之后、与另一方的线偏振光合并，从而获得偏振方向一致的线偏振光。专利文献1 日本专利公开2008-129190号公报专利文献2 日本专利公开2006-64871号公报以往的1/2波长板是使用有机材料的薄膜片制的波长板为惯例，若在光源的附近 长时间使用，则退色容易产生，并且偏振光转换效率也劣化等问题容易产生。为了改善耐热 性，也提出了在1/2波长板上使用水晶等的双折射性的结晶体，但结晶本身价格高，而且对 结晶的光学轴必须精密地管理并进行加工，所以制造成本也变高。在这方面，在专利文献1、 2所记载的偏振转换元件上使用由介质多层膜构成的1/2波长板而不仅耐热性大大改善并 且制造成本控制得较低、这样的优点存在。专利文献1、2所记载的偏振转换元件所使用的1/2波长板由基于斜向蒸镀的介质 多层膜构成。但是，由斜向蒸镀的介质多层膜构成的相位差膜能够应用到1/4波长板，但若 要作为1/2波长板能加以利用的程度而增加膜厚，则有白浊且透射率下降的问题产生，尤 其在短波长侧的透射率下降显著会对彩色平衡带来坏影响。而且，基于斜向蒸镀的介质多 层膜容易吸收水分，随此，光学性质变动大的难点也存在。
技术实现思路
本专利技术是考虑以上情况而提出的，其目的在于，提供一种由不需要斜向蒸镀的介 质多层膜实现使线偏振光的偏振方向旋转90°的1/2波长板、从而耐热性优异还抑制成本 负担的偏振转换元件，另外，其目的还在于，提供一种利用该偏振转换元件的偏振照明光学元件以及液晶投影仪。为了实现上述目的，本专利技术的偏振转换元件的特征在于具备棱镜片，按照将具有相互平行地相对的入射面及出射面、和与上述入射面以内角45°相连的第1侧面及与上述 出射面以内角45°相连的第2侧面的细长的棱镜杆排列多根的方式，将上述第1侧面和第 2侧面依次接合；相位差膜，在相互接合的上述棱镜杆的上述第1侧面或第2侧面以光学轴 与其法线大致一致的方式所成膜，并由介质多层膜构成且具有光学各向异性，再有，在上述 入射面或出射面侧呈露出的上述多根棱镜杆的各接合境界线，在与入射的线偏振光的入射 光轴垂直的面内相对于上述线偏振光的偏振方向倾斜45°。该偏振转换元件优选被整形为 矩形状、且相对于构成矩形的四边使上述接合境界线相交45也可。而且，本专利技术的偏振转换元件的特征在于具备棱镜片，按照将具有相互平行地相 对的入射面及出射面、和与上述入射面以内角45°相连的第1侧面及与上述出射面以内角 45°相连的第2侧面的细长的棱镜杆排列多根的方式，将上述第1侧面和第2侧面依次接 合；相位差膜，由在相互接合的上述棱镜杆的上述第1侧面或第2侧面以光学轴与其法线 大致一致的方式所成膜的介质多层膜构成，且具有对从上述入射面垂直入射的透射光给予 1/2波长的相位差的光学各向异性；再有，在上述入射面或出射面侧呈露出的上述多根棱 镜杆的各接合境界线，在与入射的线偏振光的入射光轴垂直的面内相对于上述线偏振光的 偏振方向倾斜45°。另外，如果通过上述相位差膜，同样地对所入射的线偏振光的偏振方向 给予1/4波长的相位差，则也可以将此作为1/4波长板而使用。而且，本专利技术按照使相同结构的2个偏振转换元件要素重叠的方式也可以实现。 此时，各偏振转换元件要素由棱镜片及相位差膜构成，该棱镜片按照将具有相互平行地相 对的入射面及出射面、和与上述入射面以内角45°相连的第1侧面及与上述出射面以内角 45°相连的第2侧面的细长的棱镜杆排列多根的方式，将上述第1侧面和第2侧面依次接 合；该相位差膜由在相互接合的上述棱镜杆的上述第1侧面或第2侧面以光学轴与其法线 大致一致的方式所成膜的介质多层膜构成，且具有对从上述入射面垂直入射的透射光给予 1/4波长的相位差的光学各向异性。这些偏振转换元件要素使各接合境界线在与所入射的 线偏振光的入射光轴垂直的面内、相对于上述线偏振光的偏振方向倾斜45°而使用，从而 作为使入射的线偏振光的偏振方向旋转90°的偏振转换元件发挥功能。由介质多层膜构成的相位差膜基于预先设计好的中心波长进行膜设计，通常示出 在作为对象的波长带域增宽时随着从中心波长脱离而偏振光转换效率下降的倾向，但如 上述，在采用使2个偏振转换元件要素重叠的方式的情况下，考虑偏振光转换效率的分光 波长特性，也可以将各接合境界线设为不同的角度而利用。例如，如可见光带域，以大致 550nm的中心波长设计相位差膜，并在440nm 650nm宽的波长带域要求高的转换效率时， 相对于入射而来的线偏振光的偏振方向而一方倾斜θ 1、另一方倾斜Θ2而使用时，满足 2 ( θ ι- θ 2) N 90。的关系，如果优选设定在60° ( Θ1彡70°，15° ( θ 2 ^ 25°的 范围，则可见光全区域范围可以获得高的转换效率。本专利技术的偏振转换元件适用于液晶投影仪的照明光学系统中的偏振照明光学元 件的一部分，该偏光照明光学元件在棱镜相互的接合面具备偏振光分离膜，并由使入射到 上述偏振光分离膜的非偏振光中的偏振方向相互正交的第1或第2线偏振光的、一方透射 而使另一方反射的偏振分束器；和在由上述偏振光分离膜反射的另一方的线偏振光射出的偏振分束器的出射面所接合的上述偏振转换元件构成，将从照明光源入射到上述偏振分束 器的非偏振光转换成偏振照明光，该偏振照明光由透射上述偏振光分离膜的一方的线偏振 光、和由上述偏振光分离膜反射并且基于透射上述偏振转换元件而使偏振方向旋转了 90° 的一方的线偏振光而构成。而且，将在出射面接合有偏振转换元件的偏振分束器按照上述 偏振转换元件在相同的面上排列的方式排列多个而使用也是有效的方法。而且，上述偏振照明光学元件在使用于液晶投影仪时更加有效，该液晶投影仪具 备使用排列多个微透镜的一对微透镜阵列分割来自光源灯的照明光、且使分割而成的照明 光在液晶显示板上重叠而进行照明的照明光学系统，此时，在上述一对微透镜阵列的出射 面的正后面配置偏振照明光学元件也可。根据本专利技术，获得耐热性优异且制造成本也得以抑制得较低的偏振本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种偏振转换元件，其特征在于，具备：棱镜片，按照将具有相互平行地相对的入射面及出射面、和与上述入射面以内角４５°相连的第１侧面及与上述出射面以内角４５°相连的第２侧面的细长的棱镜杆排列多根的方式，将上述第１侧面和第２侧面依次接合，相位差膜，在相互接合的上述棱镜杆的上述第１侧面或第２侧面以光学轴与其法线大致一致的方式所成膜，并由介质多层膜构成且具有光学各向异性，在上述入射面或出射面侧呈露出的上述多根棱镜杆的各接合境界线，在与入射的线偏振光的入射光轴垂直的面内相对于上述线偏振光的偏振方向倾斜４５°。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：川村宜司，
申请(专利权)人：富士能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]