本发明专利技术提供一种偏振变换元件、偏振照明光学元件以及液晶投影仪，提高从非偏振光有效地提出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，并且制造成本也控制得较低。在构成偏振光束分离器阵列（２４）的棱镜柱（２４ａ）、（２４ｂ）相互的接合面交替设置偏振分离膜（２６）和反射膜（２７）。将偏振变换元件（２５）接合于在偏振分离膜（２６）进行反射且在反射膜（４７）进行反射的线偏振光出射的棱镜柱（２４ｂ）的出射面。偏振变换元件（２５）的直角棱镜要素（３０ａ）的各棱线（３０ｂ）相对于入射而来的线偏振光的偏振方向倾斜４５°。斜面的法线和光学轴一致的相位差膜（３２）在直角棱镜要素（３０）的各斜面成膜，相位差膜（３２）作为将１／２波长的相位差给予入射的光线的单轴性的负Ｃ板而发挥作用。
【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°的偏振变换元件，而且涉及使用 该偏振变换元件，将非偏振的照明光变换成具有一定的偏振方向的线偏振的照明光的偏振 照明光学元件以及将此使用于照明光学系统中的液晶投影仪。
技术介绍
用来自光源灯的光照明显示在液晶显示板的图像而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液晶分子的预定厚度的液晶层；分 别配置在该入射面侧和出射面侧的偏振体和检光体。偏振体和检光体以各偏振方向相互正 交(直交)或者平行的形式配置，根据液晶分子的取向倾向控制入射到液晶层的线偏振光 的通过，进行通过检光体而出射的线偏振光的光量调节。另一面，通常在液晶投影仪的照明光学系统中，使用将来自光源的非偏振光变换 成与液晶显示板的偏振体相同方向的偏振方向的线偏振光的偏振变换元件。如由专利文献 1可知，作为这种偏振变换元件多用组装偏振光束分离器和1/2波长板的棱镜阵列。偏振光 束分离器具备使偏振方向相互正交的2种线偏振光中的一方透过、使另一方反射的偏振分 离面，通过使在该偏振分离面分离的2种线偏振光的任意1个通过1/2波长板，使偏振方向 旋转90度之后，与另一方的线偏振光合并，从而得到偏振方向调齐的线偏振光。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波长板大部分是使用有机材料的薄膜片制的材料，若在光源的附近长 时间使用，则容易产生如下问题，即容易产生褪色，偏振变换效率也劣化等。为了改善耐热 性，也提出在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，而且必须 精密地管理结晶的光学轴并进行加工，所以制造成本也变高。在这方面，专利文献1、2所记 载的偏振变换元件上使用由电介质多层膜构成的1/2波长板，不仅具有大大改善耐热性的 优点，还具有制造成本控制得较低的优点。专利文献1、2所记载的使用于偏振变换元件的1/2波长板由基于斜向蒸镀的电介 质多层膜构成。但是，由斜向蒸镀(斜方蒸着)的电介质多层膜构成的相位差膜可应用到 1/4波长板，但若作为1/2波长板将膜厚增加到可以利用的程度，则产生白浊且透过率下降 的问题，尤其在短波长侧的透过率下降显著，对彩色平衡带来坏影响。而且，基于斜向蒸镀 的电介质多层膜容易吸收水分，随此，也存在光学性质变动大的难点。
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，提供一种利用不需要斜向蒸镀的 电介质多层膜，实现使线偏振光的偏振方向旋转90°的1/2波长板，优越于耐热性，并且还 抑制成本负担的偏振变换元件，其目的还在于，提供一种利用该偏振变换元件的偏振照明 光学元件以及液晶投影仪。为了实现上述目的，本专利技术的偏振变换元件由排列成由细长的多个直角棱镜要 素的一对斜面构成的各棱线相互平行并排列在相同面上的棱镜薄板和由电介质多层膜构 成的相位差膜构成，该电介质多层膜以光学轴与上述直角棱镜要素的各斜面的法线大致一 致的形式在上述各斜面成膜，从上述直角棱镜要素的底面侧大致垂直地入射到上述棱镜薄 板并对透过的光给予1/2波长的相位差，相对于上述一方的线偏振光的偏振方向配置成上 述棱线大致倾斜45°。而且，本专利技术即使以重叠2个偏振变换元件要素的方式也可实现。 此时，各偏振变换元件要素由成膜由电介质多层膜构成的相位差膜的要素而构成，该电介 质多层膜在各自的上述棱镜薄板的各斜面，光学轴大致与其法线一致，从上述直角棱镜要 素的底面侧大致垂直地入射到上述棱镜薄板并对透过的光给予1/4波长的相位差，这些偏 振变换元件要素使各上述棱线相互平行并相对于上述一方的线偏振光的偏振方向大致倾 斜45°而配置。由电介质多层膜构成的相位差膜基于预先设定好的中心波长进行膜设计，一般示 出若作为对象的波长区域扩展，则伴随从中心波长脱离，偏振变换效率下降的倾向，但如上 述，采用重叠2个偏振变换元件要素的状态时，考虑偏振变换效率的分光波长特性，相对于 上述线偏振光的偏振方向也能够以不同的角度配置各偏振变换元件要素的棱线。例如，如 可见光区域，以大致550nm左右的中心波长设计相位差膜，并在440nm 650nm宽的波长 区域要求高的变换效率时，对于一方的偏振变换元件要素，使其棱线相对于上述一方的 线 偏振光的偏振方向仅倾斜角θ 1，对于另一方的偏振变换元件要素，使其棱线相对于上述偏 振方向仅倾斜角Θ2而配置时，使得满足2 ( θ 1- θ 2) —90°的关系，若进一步设定在 60°彡Θ1彡70°，并且15°彡Θ2<25°的范围，则经过可见光全区域可获得高的变换 效率。通过在棱镜相互的接合面具备偏振分离膜，在入射到上述偏振分离膜的非偏振光 中，使偏振方向相互正交的第1或第2线偏振光的一方透过，并在使另一方反射的偏振光束 分离器组装上述偏振变换元件，可以获得将来自照明光源的非偏振光变换成偏振方向与一 方向调齐的线偏振光的偏振照明光学元件。而且，若以上述直角棱镜的棱线相互平行并排 列在相同面上的形式，多个排列与上述偏振变换元件组装的偏振光束分离器，则可以使其 有效地利用于液晶投影仪的照明光学系统。尤其，在具备照明光学系统的液晶投影仪中，该照明光学系统利用排列多个微透 镜的一对微透镜阵列分割来自光源灯的照明光，使分割的照明光在液晶显示板上重叠且进 行照明，因为分割的各照明光束的扩散角在周围也成为至多5° 6°左右的有限光束，所 以在一对微透镜阵列的出射面的正后面配置上述偏振照明光学元件而使用的方式也是本 专利技术的有效的一个方式。根据本专利技术，可以获得优越于耐热性并制造成本也可以控制得较低的偏振变换元 件，具有相互正交的偏振方向的第1或第2线偏振光的一方入射时，能够高效率地将此变换 成其他的线偏振光。使用于本专利技术的偏振变换元件的相位差膜可以用相对于基板面从大致 垂直的方向进行蒸镀的通常的蒸镀方法来制造，在通过斜向蒸镀的相位差膜不出现容易产 生的白浊，可以获得在物理性的耐久性方面也优越的相位差膜。而且，通过将这种偏振变换 元件作为偏振照明光学元件而利用于液晶投影仪的照明光学系统中，从而能够高效率地获 得液晶显示板照明用的线偏振光，并能够提高投影图像的对比度。附图说明图1是表示液晶投影仪的照明光学系统的重要部分的概略图。 图2是表示液晶投影仪的光源装置的重要部分的概略图。图3是偏振照明光学元件的外观图。图4是表示偏振照明光学元件的结构的局部破断立体图。图5是偏振变换元件的概略剖面图。图6是表示偏振变换元件的制造工序的一例的说明图。图7是表示偏振照明光学元件的其他方式的重要部分的剖面图。图8是表示偏振变换元件的制造工序的其他例子的说明图。图9是表示偏振变换元件的其他例子的概略剖面图。图10是表示图9所示的偏振变换元件的制造工序的说明图。图11是表示本专利技术的偏振变换元件的其他例子的概略剖面图。图12是表示使棱镜薄板的棱线倾斜的状态的说明图。图13是使棱线倾斜时的功能说明图。图14是表示偏振变换元件的分光变换效率特性的倾向的图表。图15是表示偏振光束分离器阵列的另外例子的概略图。图16是偏振光束分离器阵列的另一例子的概略图。图中7_偏振照明光学元件，24-偏振光束分离器阵列，25-偏振变换元件，26-偏 振分本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种偏振变换元件，其中偏振方向相互正交的第１或第２线偏振光的其中一方入射时，变换成使其偏振方向旋转９０°后的另一方的线偏振光，其特征在于，由以下构件而构成：棱镜薄板，其以由细长的多个直角棱镜要素的一对斜面构成的各棱线相互平行并在同一面上并列的方式排列；相位差膜，其以光学轴与上述直角棱镜要素的各斜面的法线大致一致的方式在上述各斜面成膜，并由电介质多层膜构成，该电介质多层膜对从上述直角棱镜要素的底面侧大致垂直地入射到上述棱镜薄板而透过的光赋予１／２波长的相位差，配置为相对于上述一方的线偏振光的偏振方向上述棱线大致倾斜４５°。
【技术特征摘要】
...
【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]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。